KR102106589B1 - Microfluidic aliquoting for single-cell isolation - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 페트리 접시에 장착되도록 제작된 미세유체 분취용(microfluidic aliquoting, MA) 칩은 일반적으로 복수 개의 마이크로채널에 의해 복수 개의 측면 웰(출구)에 연결되는 중심웰(입구)을 포함한다. 여러 개의 세포를 포함하는 비교적 많은 용량의(예, 120 μL) 세포 현탁액을 상기 MA 칩의 입구로 주입할 수 있고, 단일 세포들은 정압 구동 흐름(positive pressure-driving flow)에 의해서 1 분 미만의 시간 내에 단일 세포들을 포함하는 여러 개의(예, 120개) 측면 웰들로 실질적으로 동시에 그리고 균일하게 분포될 수 있다. 상기 MA 칩은 높은 세포 재생 효율을 가진다. 상기 MA 칩은 단일 세포들의 신속한 분리 및 용이한 식별, 높은 세포 생존력, 높은 농축 인자, 및 서브마이크로리터의(submicroliter) 단일 세포 현탁액의 편리한 이동과 같은 이점을 가지므로, 혈액으로부터의 CTC 분리, 단일 세포 클로닝, PCR, 및 시퀀싱(sequencing)에 용이하게 적용될 수 있다.A microfluidic aliquoting (MA) chip designed to be mounted on a petri dish according to the present invention generally includes a central well (entrance) connected to a plurality of lateral wells (outlets) by a plurality of microchannels. A relatively large dose (eg, 120 μL) of cell suspension containing several cells can be injected into the inlet of the MA chip, and single cells have a time of less than 1 minute by positive pressure-driving flow. Can be distributed substantially simultaneously and uniformly into multiple (eg, 120) lateral wells containing single cells within. The MA chip has high cell regeneration efficiency. The MA chip has advantages such as rapid separation and easy identification of single cells, high cell viability, high enrichment factor, and convenient migration of submicroliter single cell suspensions, thus separating CTC from blood, single It can be easily applied to cell cloning, PCR, and sequencing.

Description

단일 세포 분리를 위한 미세유체 분취 방법{MICROFLUIDIC ALIQUOTING FOR SINGLE-CELL ISOLATION}MICROFLUIDIC ALIQUOTING FOR SINGLE-CELL ISOLATION

본 발명의 일부 구체예는 광범위하게는 단일 세포 분리를 위한(예, 처리 또는 분석용) 방법 및 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 미세유체기술(microfluidic technology)을 이용하여 단일 세포들을 분리하는 기술에 관한 것이다.Some embodiments of the invention broadly relate to methods and devices for single cell isolation (e.g., for treatment or analysis), more specifically to isolate single cells using microfluidic technology It's about technology.

미세유체학은 엔지니어링, 물리학, 화학, 생화학, 나노 기술 및 생명 공학을 아우르는 종합적인 학문으로, 작은 부피의 유체를 처리하여 복합법(multiplexing), 자동화 및 고효율 스크리닝(high-throughput screening)을 구현하는 시스템 설계에 실용적으로 적용 가능하다. 미세유체기술의 발달은 효소분석(예: 포도당 및 젖산 분석), DNA 분석(예: 중합 효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction, PCR) 및 고속 시퀀싱) 및 단백질 유전 정보학(proteomics)을 위한 분자 생물학적 과정들을 혁신적으로 변화시키고 있다. 미세유체 바이오칩의 기본 사상은 하나의 칩에 샘플 전처리 및 샘플 준비뿐 아니라 검출과 같은 분석 작업을 통합하는 것이다.Microfluidics is a comprehensive discipline that encompasses engineering, physics, chemistry, biochemistry, nanotechnology, and biotechnology, which processes small volumes of fluids to realize multiplexing, automation, and high-throughput screening. It is practically applicable to system design. The development of microfluidic technologies includes molecular biological processes for enzymatic analysis (e.g. glucose and lactic acid analysis), DNA analysis (e.g. polymerase chain reaction (PCR) and rapid sequencing) and protein genetics (proteomics). Innovatively changing. The basic idea of microfluidic biochips is to integrate analytical tasks such as detection as well as sample preparation and sample preparation on one chip.

세포군에서 표현형 및 유전형의 이질성이 널리 존재한다는 증거가 증가하고 있다. 희소한 개별 세포의 주요 정보는 대량 세포 분석에 의해 밝혀지지 않을 수 있다. 따라서, 단일세포 분석, 특히 DNA 및 RNA 시퀀싱은 클론 돌연변이(clonal mutation), 종양 진화, 배아 발달 및 면역학적 연구에 매우 중요하다.There is increasing evidence that the heterogeneity of phenotypes and genotypes is widespread in cell populations. The main information of rare individual cells may not be revealed by mass cell analysis. Thus, single cell analysis, especially DNA and RNA sequencing, is of great importance for clonal mutation, tumor evolution, embryonic development and immunological studies.

이러한 하류(downstream) 단일 세포 유전학적 분석을 위한 초기 단계와 핵심 단계는 서브마이크로리터(submicroliter) 부피의 배지에서 이질적인 세포군에서부터 원하는 살아있는 단일 세포를 효과적으로 분리하고, 이에 대한 PCR 분석을 수행하는 것이다(PCR은 DNA 단편의 하나 또는 다수개의 복제물(copy)을 몇 자리수로 증폭하여 특정 DNA 서열의 수천에서 수백만 복제물을 생성하는데 사용되는 분자 생물학적 기술이다).The initial and key steps for downstream single-cell genetic analysis are effectively separating the desired living single cells from heterogeneous cell populations in a submicroliter volume medium and performing PCR analysis on them (PCR Is a molecular biological technique used to amplify one or more copies of a DNA fragment by a few digits to produce thousands to millions of copies of a particular DNA sequence).

포르말린으로 고정된 파라핀에 내포된(formalin-fixed paraffin-embedded) 조직으로부터 단일 세포를 분리하는데 주로 사용되는 레이저 포획 미세절제(laser capture microdissection) 이외에, 현재 세포 현탁액으로부터 단일 세포 분리하기 위한 4 가지 주요 접근법이 사용된다.In addition to laser capture microdissection, which is mainly used to separate single cells from formalin-fixed paraffin-embedded tissue, four main approaches for isolating single cells from current cell suspensions Is used.

- 가장 많이 사용되는 방법인 계단희석법(serial dilution)은 콜로니(colony) 형성을 위해 광범위하게 적용되었지만, 보다 나은 증폭 반응을 위해 단일 세포를 서브마이크로리터의 현탁액으로 분리해야 하는 PCR 분석에는 적합하지 않다. 그럼에도 불구하고, 이러한 콜로니들은, 96 웰 배양접시에 접종된 후, 정확하게 계산하기가 매우 어려운 상기 콜로니들의 단일 세포에서의 유래 여부를 판단하기 위한 추가 분석을 위해 여전히 필요하다.-The most commonly used method, serial dilution, has been widely applied for colony formation, but is not suitable for PCR analysis where a single cell must be separated into a submicroliter suspension for better amplification reactions. . Nevertheless, these colonies are still needed for further analysis to determine whether these colonies originate from a single cell, which is very difficult to accurately calculate after inoculation in a 96 well culture dish.

- 미세조작기술(micromanipulation)은 주로 게놈/전사체 시퀀싱을 위한 단일 세포를 분리하기 위해 개발되었다. 그러나 오랜 공정 시간과 낮은 처리량으로 인해, 수십, 심지어 수백 개의 단일 세포들(10)을 신속하게 준비해야 하는 높아진 요구조건을 충족시키기는 어렵다. 또한, 연구원의 입을 사용하여 단일 세포를 빨아들이는 것은 개인 기술에 크게 의존할 수 있다.-Micromanipulation was developed primarily to isolate single cells for genome / transcriptome sequencing. However, due to the long process time and low throughput, it is difficult to meet the increased requirement of quickly preparing tens or even hundreds of single cells 10. In addition, sucking up a single cell using the researcher's mouth can rely heavily on personal skills.

- 유동세포 분석법(flow cytometry)은 미리 설정된 형광 게이팅 전략(fluorescence gating strategy)을 기반으로 특정 세포를 고효율로 분류하는데 특히 적합하게 잘 확립된 방법이지만, 단일세포 생존력을 높게 유지하는 것이 어려우며, 희소한 임상 시료와 같은 제한된 수의 세포에서는 적용할 수 없다.-Flow cytometry is a well-established method that is particularly well suited to classifying specific cells with high efficiency based on a preset fluorescence gating strategy, but it is difficult to maintain high single cell viability, and is rare. It cannot be applied to a limited number of cells, such as clinical samples.

- 마이크로채널과 세포의 크기가 비슷하기 때문에, 최근 개발된 미세유체기술은 단일 세포 조작을 위한 중요한 방법을 제공한다. 그러나, 미세유체 조작을 위한 추가 기술을 요구하고, 기존 실험 플랫폼과의 호환성이 부족하고, 추가 분석을 위해 분리된 단일 세포를 마이크로칩에서부터 선택적으로 회수할 수 없거나 어렵다는 것과 같은 미세유체기술의 잠재적인 단점들은 일반 실험실에서 이의 적용을 크게 제한한다.-Because microchannel and cell size are similar, recently developed microfluidic technology provides an important method for single cell manipulation. However, the potential for microfluidic technologies, such as requiring additional techniques for microfluidic manipulation, lack of compatibility with existing experimental platforms, and the inability to selectively recover single cells isolated from the microchip for further analysis is difficult or difficult. Disadvantages greatly limit its application in general laboratories.

본 명세서에서 참고로 인용된 미국특허 제6632656호(2003-10-14; Thomas 외)는 액체 배지에서 세포 성장 및 세포기반 분석을 수행하기 위한 장치 및 방법을 기재한다. 상기 장치는 복수 개의 미세(micro)채널부재들을 지지하는 베이스 플레이트(상기 미세채널부재 각각은 세포 성장 챔버, 액체 시료를 공급하기 위한 입구 채널 및 상기 입구 채널로부터 액체 시료를 제거하기 위한 출구 채널을 포함함); 및 상기 챔버들 및 연결 채널들을 형성하기 위하여 상기 베이스 플레이트 위에 위치하는 커버 플레이트(상기 커버 플레이트는 상기 채널로의 접근을 제공하기 위한 구멍들을 구비함)를 포함한다. 세포 부착 및 세포 성장을 위한 수단이 세포성장 챔버에 포함된다. 이하, 도면을 참고하여 하기에서 더욱 상세히 설명된다:U.S. Patent No. 6632656 (2003-10-14; Thomas et al.), Incorporated herein by reference, describes apparatus and methods for performing cell growth and cell-based assays in liquid media. The apparatus includes a base plate supporting a plurality of micro-channel members (each of the micro-channel members includes a cell growth chamber, an inlet channel for supplying a liquid sample, and an outlet channel for removing liquid sample from the inlet channel) box); And a cover plate located over the base plate to form the chambers and connection channels (the cover plate has holes for providing access to the channel). Means for cell attachment and cell growth are included in the cell growth chamber. Hereinafter, it will be described in more detail below with reference to the drawings:

도 1b에 도시된 것처럼, 상기 장치는 디스크의 중심을 향해 위치하고 차례로 복수 개의 방사상으로 분산된 미세채널 분석부재들(6)에 연결된 환형 시료 저장조(9)에 연결된 시료 주입구를 제공하도록 미세 가공된 회전 가능한 디스크(18)를 포함하고, 상기 미세채널부재 각각은 세포 성장 챔버, 시료입구채널, 상기 시료입구채널로부터 액체를 제거하기 위한 출구채널, 및 폐쇄된 챔버들 및 연결 채널들을 형성하기 위한 상기 디스크 위에 위치하는 커버 플레이트를 포함한다. 상기 미세채널부재 각각의 하나의 단부는 상기 중앙 시료 저장조(9)에 연결되고, 상기 단부에 대향하는 단부는 공통 웨이스트 채널(waste channel, 10)에 연결된다.As shown in FIG. 1B, the device is rotated to provide a sample inlet connected to an annular sample reservoir 9 positioned toward the center of the disc and connected to a plurality of radially dispersed microchannel analysis members 6 in turn. A disk 18 is possible, and each of the microchannel members comprises a cell growth chamber, a sample inlet channel, an outlet channel for removing liquid from the sample inlet channel, and the disk for forming closed chambers and connecting channels. It includes a cover plate located thereon. One end of each of the microchannel members is connected to the central sample reservoir 9, and an end opposite the end is connected to a common waste channel 10.

미세 가공된 장치의 방사상으로-분산된 미세채널부재들(6, 도 1a에 도시됨) 각각은 이의 좌측 단부에 위치한 저장조(9)에 연결된 시료 입구 채널(1), 세포 성장이 이루어지고 채널(4)을 통해 분석 챔버(3)에 연결되는 세포 성장 챔버(2), 및 웨이스트 채널(10)에 우측 단부가 연결된 출구 채널(5)를 포함한다.Each of the radially-dispersed microchannel members 6 (shown in FIG. 1A) of the microfabricated device is a sample inlet channel 1 connected to a reservoir 9 located at its left end, cell growth and channel ( It includes a cell growth chamber 2 connected to the analytical chamber 3 through 4), and an outlet channel 5 connected to the right end of the waste channel 10.

적합하게는, 상기 디스크(18)는 1 또는 2 피스(piece) 주형 구조로 이루어지고, 소정의 위치에 개구부를 갖는 폐쇄 구조를 제공하기 위하여 함께 조립된 별개의 주형에 의해 임의의 투명한 플라스틱 또는 고분자 재료로 형성되어, 상기 장치에 액체를 주입하고 이로부터 폐액을 제거하는 것이 가능하다. 가장 단순한 형태로, 상기 장치는 2 개의 보완적인 부분으로서 제조되며, 상기 2개의 부분 중 하나 또는 각각은 함께 고정될 때 고체 디스크의 몸체 내에 일련의 상호 연결된 미세채널부재들을 형성하는 성형 구조물들을 포함한다.Suitably, the disk 18 consists of a one or two piece mold structure, and any transparent plastic or polymer by separate molds assembled together to provide a closed structure with openings at predetermined locations. Formed from a material, it is possible to inject a liquid into the device and remove the waste liquid from it. In its simplest form, the device is manufactured as two complementary parts, and one or each of the two parts includes molding structures that, when secured together, form a series of interconnected microchannel members within the body of the solid disk. .

또는, 상기 미세채널부재들은 상기 미세채널부재들을 형성하는 상기 미세채널들 및 챔버들을 디스크의 표면 내에서 미세가공하는 미세가공법(micro-machining)에 의해 형성될 수 있으며, 커버 플레이트(예, 플라스틱 필름)는 상기 채널들 및 챔버들을 둘러싸도록 표면에 부착된다.Alternatively, the microchannel members may be formed by a micro-machining method in which the microchannels and chambers forming the microchannel members are finely processed within the surface of a disc, and a cover plate (eg, a plastic film) ) Is attached to the surface to surround the channels and chambers.

상기 장치의 크기는 용도에 따라 어느 정도 결정될 것이다. 즉, 상기 장치는 진핵 세포를 사용하는데 적합한 크기일 것이다. 이는 세포 이동이 가능하도록 설계된 모든 채널에 하한치를 부과하고 각 분석에 존재하는 세포의 수에 따라 세포 억제 또는 성장 영역의 크기를 결정한다. 부착성으로 배지에서 성장하는 포유 동물 세포는 평균적으로 ~ 300㎛2의 면적을 가지며, 비부착성 세포 및 부착되지 않은 부착성 세포는 ~ 10 ㎛의 구형 직경을 갖는다. 결과적으로, 상기 장치 내의 세포의 이동을 위한 채널들은 대략 20 내지 30 ㎛ 또는 이 보다 큰 크기를 가질 가능성이 있다. 세포가 차지하는 영역의 크기는 분석을 수행하는데 필요한 세포의 수에 따라 달라진다(상기 세포수는 민감도 및 통계적 요구에 의해 결정된다). 일반적인 분석에서는 최소 500 내지 1000개의 세포를 필요하고, 이를 위해 부착 세포의 경우 150,000 내지 300,000 ㎛2의 구조물, 즉 직경이 약 400 내지 600 ㎛인 원형 "웰"을 필요로 할 것으로 생각된다.The size of the device will depend to some extent on the application. That is, the device will be of a size suitable for use with eukaryotic cells. This imposes a lower limit on all channels designed to allow cell migration and determines the size of the cell inhibition or growth region depending on the number of cells present in each assay. On average, mammalian cells growing in the medium have an area of ˜300 μm 2 , and non-adherent cells and non-adherent adherent cells have a spherical diameter of ˜10 μm. Consequently, channels for the movement of cells in the device are likely to have a size of approximately 20 to 30 μm or larger. The size of the area occupied by the cells depends on the number of cells required to perform the analysis (the number of cells is determined by sensitivity and statistical needs). It is believed that a typical analysis requires a minimum of 500 to 1000 cells, and for this, a structure of 150,000 to 300,000 μm 2 for adherent cells, ie, a circular “well” having a diameter of about 400 to 600 μm.

상기 미세채널들은 바람직하게는 시료입구를 통해 액체 배지 내의 세포 현탁액을 상기 시료 저장조를 주입함으로써 상기 세포 성장 챔버에 동시에 주입되고, 이 후 상기 세포 현탁액이 원심력에 의해 상기 디스크의 외주를 향해 외측으로 이동하기에 충분한 속도로 적절한 수단에 의해 디스크(18)가 회전할 수 있도록 구성된다. 상기 액체의 이동으로 인해 상기 세포 성장 챔버들(2, 7)을 향하여 상기 입구 미세채널들(1, 8) 각각을 따라 세포 현탁액이 분배된다. 상기 디스크의 회전 속도는 상기 액체가 상기 세포 성장 챔버(2, 7)를 채우기 위해 흐를 수 있도록 충분한 원심력을 제공하지만, 액체가 상기 세포 성장 챔버의(2, 7)의 대향면에 위치한 작은 직경의 제한된 채널(4, 16)에 들어가기에 충분한 힘을 제공하지는 않는다.The microchannels are preferably simultaneously injected into the cell growth chamber by injecting the sample reservoir into a cell suspension in a liquid medium through a sample inlet, after which the cell suspension is moved outward toward the outer periphery of the disk by centrifugal force. The disk 18 is configured to be rotated by suitable means at a speed sufficient to be described below. The cell suspension is distributed along each of the inlet microchannels 1, 8 towards the cell growth chambers 2, 7 due to the movement of the liquid. The rotational speed of the disc provides sufficient centrifugal force to allow the liquid to flow to fill the cell growth chamber (2, 7), but the liquid has a small diameter located on the opposite side of the cell growth chamber (2, 7). It does not provide enough force to enter the restricted channels 4, 16.

본 발명의 목적은 간단하고 신속하며 다용도인 단일세포 분리 기술(방법 및 장치)을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a simple, fast and versatile single cell separation technique (method and apparatus).

일반적으로, 분취(aliquoting)는 대량의 물질(일반적으로, 액체)에서 대표 시료를 채취하는 것을 의미한다. 이 경우, 분취는 다수의 세포를 갖는 현탁액으로부터 단일 세포를 분리하는 것을 의미한다. 이 과정은 미세유체기술을 사용하여 액체 환경에서 이루어지므로 "미세유체분취 (microfluidic aliquoting)"로 불린다.Generally, aliquoting means taking a representative sample from a large amount of material (usually a liquid). In this case, an aliquot means separating a single cell from a suspension with multiple cells. This process is called "microfluidic aliquoting" because it is done in a liquid environment using microfluidic technology.

본 발명에 따르면, 일반적으로 디스크 형태를 가질 수 있으며, 페트리 접시에 끼워지도록 제작될 수 있는 미세유체분취(MA) 칩은(또는 기판, "MA 칩", "MA-칩" 또는 이의 변형된 표현으로 언급될 수 있음) 복수 개의 마이크로채널(채널들)에 의해 복수 개의 측면 웰들(또는 외각 웰들, 출구)에 연결된 중심웰(입구)을 포함할 수 있다. 작동 시, 소수의 세포를(예: 약 2 내지 120개의 세포) 포함하는 세포 현탁액을 상기 MA 칩의 입구에 주입할 수 있고(피펫을 사용하여 정압에 의해 상기 중심웰로 밀어냄), 단일 세포들은 상기 마이크로채널들을 통해 정압 구동 흐름에 의해 상기 측면웰들(외각웰들)의 일부로 이동될 수 있다.According to the present invention, microfluid fraction (MA) chips (or substrates, "MA chips", "MA-chips") or modified versions thereof, which can generally have a disc shape and can be fabricated to fit into a Petri dish It may be referred to as) may include a central well (entrance) connected to a plurality of side wells (or outer wells, outlet) by a plurality of micro-channels (channels). In operation, a cell suspension containing a small number of cells (e.g., about 2 to 120 cells) can be injected into the inlet of the MA chip (using a pipette to push the central well by static pressure), and single cells They can be moved to a portion of the side wells (outer wells) by a constant pressure drive flow through the microchannels.

본 발명의 일부 구체예(실시예)에 따라서, 단일 세포 분리용 미세유체 분취(MA) 칩은 반경, 중심, 상부면, 하부면, 외각 가장자리, 및 두께를 갖는 디스크 형태의 칩; 실질적으로 상기 칩의 중심에 배치되고, 상기 칩의 상부면으로 연장되며, 상기 칩의 상부면으로부터 접근 가능한 단일 중심웰(입구); 상기 칩의 외각의 환상 부분에 배치되고, 상기 칩의 상부면으로 연장되며, 상기 칩의 상부면으로부터 접근 가능한 복수 개의 측면 웰들(출구); 및 상기 칩의 하부면에서 연장되며, 상기 중심웰 및 상기 측면 웰들과 유체 소통하여(fluid communication) 상기 중심웰에서부터 상기 측면 웰들까지 연장되는 복수 개의 채널들;을 포함할 수 있다.According to some embodiments (examples) of the present invention, a microfluidic fractionation (MA) chip for single cell separation comprises a disk-shaped chip having a radius, center, top surface, bottom surface, outer edge, and thickness; A single central well (entrance) disposed substantially at the center of the chip, extending to the top surface of the chip, and accessible from the top surface of the chip; A plurality of side wells (outlets) disposed in an annular portion of the outer shell of the chip, extending to the upper surface of the chip, and accessible from the upper surface of the chip; And a plurality of channels extending from the bottom surface of the chip and extending from the center well to the side wells in fluid communication with the center well and the side wells.

상기 칩은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리(메틸 메타크릴레이트)(poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 및 폴리카보네이트(polycarbonate, PC)로 이루어진 군으로부터 선택되는 가요성 또는 반강성 재료로 제조된 얇은 시트를 포함할 수 있다. 상기 칩은 약 1 mm의 두께를 가질 수 있고, 페트리 접시 내에 장착 가능한 크기 및 형태를 가질 수 있으며, 약 3 cm의 반경을 가질 수 있다. 상기 중심웰은 상기 칩을 완전히 통과하도록 연장될 수 있고; 상기 측면 웰들은 상기 칩을 완전히 통과하도록 연장될 수 있다.The chip is selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), poly (methyl methacrylate), PMMA, polystyrene (PS), and polycarbonate (PC). And a thin sheet made of a flexible or semi-rigid material. The chip may have a thickness of about 1 mm, may have a size and shape that can be mounted in a Petri dish, and may have a radius of about 3 cm. The center well may extend to pass completely through the chip; The side wells may extend to pass completely through the chip.

상기 중심웰은 약 3 mm의 직경 및 약 4 ㎕의 부피를 가질 수 있다. 상기 측면 웰들 중 적어도 일부는 약 1.5 mm의 직경 및 약 1 ㎕의 부피를 가질 수 있다.The center well may have a diameter of about 3 mm and a volume of about 4 μl. At least some of the side wells may have a diameter of about 1.5 mm and a volume of about 1 μl.

상기 복수개의 측면 웰들의 제1 세트는 상기 칩의 중심에서부터 제1 반경(r1)에 위치할 수 있고, 상기 복수개의 측면 웰들의 제2 세트는 상기 칩의 중심에서부터 제2 반경(r2)에 위치할 수 있다. 상기 제2 반경(r2)은 상기 제1 반경(r1) 보다 클 수 있다. 상기 측면 웰들의 제1 세트 및 제2 세트는 상기 측면 웰들의 제2 세트가 60개의 측면 웰을 포함하는 상기 제1 세트 사이의 원주 위치에 위치하도록 상호배치(interleave)될 수 있다. 상기 측면 웰들의 제1 세트 및 제2 세트는 상기 칩의 외각의 환상 부분 주위에 균등하게 분포할 있고, 상기 칩의 외각의 환상 부분은 상기 칩의 반경의 적어도 70%에서부터 상기 칩의 외각 가장자리까지 연장할 수 있다.The first set of the plurality of side wells may be located at a first radius r1 from the center of the chip, and the second set of the plurality of side wells may be located at a second radius r2 from the center of the chip. can do. The second radius r2 may be larger than the first radius r1. The first set and the second set of side wells may be interleaved such that the second set of side wells is located at a circumferential location between the first set comprising 60 side wells. The first set and the second set of lateral wells are evenly distributed around the annular portion of the outer shell of the chip, the annular portion of the outer shell of the chip from at least 70% of the radius of the chip to the outer edge of the chip It can be extended.

상기 채널들은 상기 중심웰에서부터 상기 측면 웰들로 방사상으로 연장할 수 있다. 상기 채널들은 상기 칩 내로 단지 부분적으로 연장할 수 있다. 상기 채널들은 약 30 ㎛의 너비를 가질 수 있다. 상기 채널들은 상기 중심웰에서부터 상기 측면 웰들까지 단일 세포들의 이동을 수용할 수 있는 크기 및 형상을 가질 수 있다.The channels may extend radially from the center well to the side wells. The channels can only partially extend into the chip. The channels may have a width of about 30 μm. The channels may have a size and shape to accommodate movement of single cells from the central well to the lateral wells.

상기 MA 칩은 현미경 관찰하에 상기 측면 웰들을 고유하게 식별할 수 있도록 상기 측면 웰들의 적어도 일부의 내측에 위치하는 비교적 작은 ㎛ 단위의 표식들; 및 육안에 의해 상기 측면 웰들을 고유하게 식별할 수 있도록 상기 측면 웰들의 적어도 일부의 외측에 위치하는 비교적 큰 mm 단위의 표식들;을 더 포함할 수 있다. The MA chip includes relatively small μm-markers located inside at least a portion of the side wells to uniquely identify the side wells under microscope observation; And relatively large marks in mm located outside of at least a portion of the side wells so that the side wells can be uniquely identified by the naked eye.

상기 MA 칩은 상기 중심웰 내로 세포 현탁액을 주입하기 위한 캡을 더 포함할 수 있고, 상기 캡은 관통 연장하는 구멍을 가지며, 상기 중심웰의 상부에 배치될 수 있다.The MA chip may further include a cap for injecting a cell suspension into the center well, and the cap may have a hole extending therethrough and may be disposed on the top of the center well.

상기 캡은 원통형일 수 있고, 상기 캡의 하부면으로부터 상기 중심웰 내로 연장하는 립 또는 숄더를 포함할 수 있으며, 상기 립 또는 숄더는 세포 현택액의 주입 동안 상기 캡을 일시적으로 고정할 수 있다. 상기 캡은 상기 칩과 일체로 형성될 수 있다.The cap may be cylindrical, and may include a lip or shoulder that extends from the bottom surface of the cap into the center well, and the lip or shoulder can temporarily fix the cap during injection of cell suspension. The cap may be formed integrally with the chip.

본 발명의 일부 구체예(실시예)에 따라서, 소수 개의 세포를 함유하는 세포 현탁액에서 단일 세포들을 분리하는 방법은 단일 중심웰 및 복수개의 마이크로채널에 의해 상기 중심웰에 연결되는 복수개의 측면 웰들을 포함하는 미세유체 분취(MA) 칩 내로 소수개의 세포를 함유하는 세포 현탁액을 주입하는 단계; 및 상기 마이크로채널들을 통해 정압 구동 흐름에 의해 단일 세포들을 상기 측면 웰들로 이동시키는 단계;를 포함할 수 있다.According to some embodiments (examples) of the present invention, a method of isolating single cells from a cell suspension containing a small number of cells comprises a single central well and a plurality of lateral wells connected to the central well by a plurality of microchannels. Injecting a cell suspension containing a small number of cells into a containing microfluid fraction (MA) chip; And moving single cells to the lateral wells by a constant pressure driving flow through the microchannels.

상기 방법은 혈액에서 하나의 또는 희소한 순환성 종양 세포(circulating tumor cells, CTCs)를 동정하고 분리하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 CTC 세포들은 단일 또는 다단계의 MA 칩 공정 후에 포획될 수 있다. 상기 방법은 단일세포 및 대상을 복잡한 매트릭스에서 동정 및 분리하는 단계를 포함할 수 있고, 이 단계는 박테리아, 비드(bead), 입자, 바이러스를 포함하는 단일 대상을 매트릭스에서부터 분리하는 것, 결핵균을 분리하는 것, 및 특정 유전자형/ 표현형의 효모 세포를 분리하는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 측면 웰들 내의 세포를 식별하는 단계; 및 단일 세포 만을 함유하는 상기 측면 웰들로부터 세포들을 회수하는 단계;를 포함할 수 있다. The method can include identifying and isolating single or rare circulating tumor cells (CTCs) from the blood, and the CTC cells can be captured after a single or multi-step MA chip process. The method may include identifying and isolating single cells and objects from a complex matrix, the step of isolating a single object comprising bacteria, beads, particles, and viruses from the matrix, and separating Mycobacterium tuberculosis. And isolation of yeast cells of a particular genotype / phenotype. The method comprises identifying cells in the lateral wells; And recovering cells from the lateral wells containing only a single cell.

본 발명의 일부 구체예(실시예)에 따라서, 단일 세포 분석을 수행하는 방법은 중심 및 표면을 갖는 디스크 형태의 칩; 상기 칩의 실질적인 중심에 위치하는 단일 중심웰(입구); 상기 칩의 외각의 환상 부분에 위치하는 복수 개의 측면 웰(출구); 및 상기 중심웰에서부터 상기 측면 웰들로 연장하는 복수 개의 채널들;을 포함하는 미세유체 분취액 칩을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 단일 세포 분석을 수행하는 방법은 단일 중심웰 및 복수개의 마이크로채널에 의해 상기 중심웰에 연결되는 복수개의 측면 웰들을 포함하는 미세유체 분취(MA) 칩의 입구로 세포 현탁액을 주입하는 단계; 및 상기 마이크로채널들을 통해 정압 구동 흐름에 의해 단일 세포들을 상기 측면 웰들로 이동시키는 단계;를 더 포함할 수 있다. 상기 단일 세포 분석을 수행하는 방법은 상기 중심웰 내로 세포가 불포함된 배지를 첨가하여 상기 채널들에 잔여하는 단일 세포들이 상기 측면 웰들로 흘러가도록 양성 정수압을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to some embodiments (examples) of the present invention, a method for performing a single cell analysis includes a disk-shaped chip having a center and a surface; A single central well (entrance) located at the substantially center of the chip; A plurality of side wells (outlets) located in an annular portion of the outer shell of the chip; And providing a microfluid aliquot chip comprising a plurality of channels extending from the central well to the side wells. The method for performing the single cell analysis comprises injecting a cell suspension into an inlet of a microfluid fraction (MA) chip comprising a single central well and a plurality of lateral wells connected to the central well by a plurality of microchannels; And moving single cells to the lateral wells by a constant pressure driving flow through the microchannels. The method for performing the single cell analysis may further include adding a medium free of cells into the central well to generate positive hydrostatic pressure such that single cells remaining in the channels flow to the lateral wells.

본 명세서에서 설명되는 미세유체 분취는 세포 크기, 형태 및 이동성과 무관하게 편리하고, 신속하며, 식별 가능하고, 손상이 없는 단일 세포 분리를 가능하게 할 수 있다. 분리된 단일 세포는 증식하여 상기 측면 웰들 내에서 클로닝을 형성하거나 후속 PCR 및 서열 분석을 위한 서브마이크로리터의 단일 세포 현탁액으로서 상기 측면 웰들로부터 용이하게 회수될 수 있다. 고효율 농축 능력으로 인해, 상기 방법은 혈액에서 단일 암세포를 분리하는 데에도 적용될 수 있다.The microfluidic fractions described herein can facilitate convenient, rapid, identifiable, and intact single cell isolation independent of cell size, morphology, and mobility. The isolated single cells can proliferate to form cloning within the lateral wells or can be easily recovered from the lateral wells as a single cell suspension of submicroliters for subsequent PCR and sequencing. Due to its high efficiency concentration ability, the method can also be applied to isolate single cancer cells from blood.

한정된 액체를 병렬분석(parallel analysis)을 위해 단일/다중 채널 피펫을 사용하여 같은 부피로 여러 개의 분액으로 나누는 것은 생물학적 및 화학적 실험실에서 이루어지는 보편적인 실험 과정이다(예, 수동/자동 피펫에 의해 세포 현탁액에서 단세포를 분리하는데 널리 사용되는 연속 계단희석법(serial dilution)). 그러나, 많은 양의 분액 부피 및 단세포를 정확하게 식별하는데 있어서 어려움은 단일 세포 유전 분석에 제약이 되며, 매우 시간 소모적이다.Dividing a confined liquid into multiple aliquots in the same volume using a single / multi-channel pipette for parallel analysis is a common experimental procedure in biological and chemical laboratories (eg cell suspension by manual / automatic pipettes) The serial dilution method, which is widely used to isolate single cells in cells. However, the difficulty in accurately identifying large amounts of aliquot volumes and single cells is limited to single cell genetic analysis and is very time consuming.

이와 대조적으로, 본 명세서에 기재된 미세유체 분취는 분액 부피 및 노동력을 감소시키는데 있어서 상당한 이점을 갖는다. 여러 개의(예, 120) 서브마이크로리터의 분취액은 1 분 이내에 잘 준비될 수 있고, 단일 세포를 포함하는 단일 웰들은 일반적인 도립 현미경 관찰하에서 신속하고 정확하게(예: 1 초당 1 회의 속도로) 확인될 수 있다.In contrast, microfluidic fractions described herein have significant advantages in reducing fraction volume and labor. Aliquots of multiple (e.g., 120) submicroliters can be well prepared within 1 minute, and single wells containing single cells can be quickly and accurately identified (e.g., at a rate of once per second) under normal inverted microscopy. Can be.

미세유체 분취는 최소의 샘플 손실과 함께(웰당 약 18 nl, 단일 마이크로 채널 부피와 실질적으로 동일 할 수 있음) 여러 개의 서브마이크로리터의 분취액을 빠르게 확보할 수 있는 간단하고 효과적인 전략이다. 또한, 미세유체 분취는 복잡한 도구, 추가 교육, 그리고 미세 유체에 대한 배경 지식조차도 요구하지 않는 간단하고 경험에 영향을 받지 않은 방법이다.Microfluidic fractionation is a simple and effective strategy to quickly obtain aliquots of multiple submicroliters with minimal sample loss (about 18 nl per well, which may be substantially equal to a single microchannel volume). In addition, microfluidic fractionation is a simple, experience-independent method that does not require complex tools, additional training, or even background knowledge of microfluids.

본 명세서에 개시된 MA 칩 이외에, 피펫, 페트리 접시 및 광학 현미경과 같은 본 발명의 공정에 사용되는 장비들은 통상적인 실험실에서 용이하게 이용 가능하다. 원래의 세포 현탁액의 주입 및 단일 세포 현탁액의 이동을 포함하는 전체 공정 동안 액체는 피펫을 사용하여 용이하게 취급될 수 있어서 초보자가 쉽게 이용할 수 있다.In addition to the MA chips disclosed herein, equipment used in the process of the present invention, such as pipettes, petri dishes and optical microscopes, is readily available in conventional laboratories. During the entire process, including the injection of the original cell suspension and the movement of a single cell suspension, the liquid can be easily handled using a pipette, making it easy for beginners to use.

단일세포 분리용인 상기 MA 칩을 사용함에 따른 몇 가지 특징과 장점은 다음과 같다:Some features and advantages of using the MA chip for single cell isolation are as follows:

- 쉬운 조작. 단일 세포 현탁액 도입 및 수집 공정 모두 사전 훈련을 요구함 없이 일반적으로 사용되는 공기변위피펫만을 사용하여 이루어질 수 있다.-Easy operation. Both single cell suspension introduction and collection processes can be accomplished using only commonly used air displacement pipettes without requiring prior training.

- 빠른 시료 주입. 단일 세포 현탁액을 120(일백이십)개의 1 ㎕ 부피 측면 웰들로 분배하는데 단지 1 분 미만이 소요될 수 있다.-Fast sample injection. Dispensing a single cell suspension into 120 (one hundred twenty) 1 μl volume flank wells can take less than 1 minute.

- 용이한 단일 세포 식별. 1.5 mm 직경의 측면 웰 내의 단일 세포들은 일반적인 광학 현미경(초당 1 개의 웰)에 의해 매우 쉽게 확인할 수 있다.-Easy single cell identification. Single cells in a 1.5 mm diameter lateral well can be identified very easily by a conventional optical microscope (1 well per second).

- 용이한 측면 웰 추적. 1.5 mm 직경의 측면 웰들 각각은 현미경 관찰을 위한 작은 마이크로단위 크기의 숫자와 육안 관찰을 위한 큰 매크로단위 크기의 숫자 모두로 표시된다.-Easy side well tracking. Each of the 1.5 mm diameter side wells is denoted by both a small microunit size for microscopic observation and a large macrounit size for visual observation.

- 단일 세포 PCR과의 호환성. 단일 세포를 약 1 ㎕ 부피의 액체로 분리하고, 후속 단일 세포 PCR 및 시퀀싱을 위해 일반적으로 사용되는 피펫을 사용하여 바이알(vial)로 옮길 수 있다.-Compatibility with single cell PCR. Single cells can be separated into about 1 μL volume of liquid and transferred to vials using a pipette commonly used for subsequent single cell PCR and sequencing.

- 높은 세포 생존력 및 클로닝 형성 가능. 상기 분리된 단일 세포들은 건강하며 클로닝을 형성할 때까지 측면 웰들 내에서 정상적으로 증식 할 수 있다.-High cell viability and cloning formation. The isolated single cells are healthy and can normally grow in lateral wells until cloning is formed.

- 선택적 단일 세포 분리. 단일 세포는, 혈액에서 순환성 종양 세포(CTCs)를 분리하는 경우처럼, 크기, 부유/부착 형태 및 형광성을 기준으로 하여 선택적으로 분리될 수 있다.-Selective single cell isolation. Single cells can be selectively isolated on the basis of size, suspension / adhesion morphology and fluorescence, such as when circulating tumor cells (CTCs) are isolated from the blood.

- 고효율 처리공정. 하나의 MA 칩은 단일 세포 분리 및 분석을 위한 120(일백이십)개의 측면 웰을 제공한다.-High efficiency processing process. One MA chip provides 120 (one hundred twenty) flanking wells for single cell isolation and analysis.

- 크기 및 형태가 다른 셀과 높은 호환성 1 ㎛ 내지 30 ㎛의 직경을 갖는 단일 유핵 세포와 단일 원핵 세포를 효과적으로 1 ㎕ 부피 측면 웰들 내로 분리할 수 있다.High compatibility with cells of different sizes and shapes A single nucleated cell and a single prokaryotic cell having a diameter of 1 μm to 30 μm can be effectively separated into 1 μl volume lateral wells.

- 낮은 비용. 대량 생산 시, 각 MA 칩의 비용은 1 달러 미만일 수 있다.-Low cost. In mass production, the cost of each MA chip can be less than $ 1.

- 멸균. 상기 MA 칩은 멸균기, 알콜 침지, 및 자외선 노출과 같은 표준 방법으로 멸균될 수 있다.-Sterilization. The MA chip can be sterilized by standard methods such as sterilizer, alcohol immersion, and UV exposure.

본 발명의 다른 특징 및 양태는 일 예로서 제공되는 본 발명의 구체예들에 따른 특징들을 설명하는 하기의 상세한 설명 및 첨부된 도면에 의해 명확해질 것이다. 상기 요약은 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니며, 본 발명의 범위는 오직 첨부된 청구항에 의해 한정된다. Other features and aspects of the invention will be apparent from the following detailed description and accompanying drawings, which describe features according to embodiments of the invention, which are provided as an example. The above summary is not intended to limit the scope of the invention, and the scope of the invention is limited only by the appended claims.

본 발명의 하나 이상의 구체예들은 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명된다. 첨부된 도면들은 단지 설명을 위해 제공되는 것으로, 단지 본 발명의 전형적인 또는 예시적인 구체예들을 나타낸다. 이러한 도면들은 본 발명의 이해를 돕고자 제공되는 것으로 본 발명의 범위 또는 적용을 한정하는 것으로 고려되어서는 안 된다. 명료하고 용이한 설명을 위하여 도면들이 반드시 일정한 비율로 표시된 것은 아님을 이해하여야 한다.
본 명세서에 포함된 도면들 중 일부는 상이한 시야각에서 관찰된 본 발명의 다양한 구체예들을 도시한다. 하기의 상세한 설명에서 평면도, 저면도, 또는 측면도와 같은 도면들이 언급되지만, 이러한 도면들은 단지 설명을 위한 것으로, 별도로 명시되지 않는 한, 본 발명이 특정한 공간상의 방향으로 구현되거나 이용되는 것을 암시하거나 요구하는 것은 아니다.
도 1은 예시적인 구체예로서 미세유체 분취(MA) 칩의 평면도를 도시한다.
도 1a는 선 1A-1A를 따라 절개한 도 1의 MA 칩의 일부의 단면도를 도시한다(도 1a의 도면은 MA 칩의 오른쪽 엣지에서부터 중심웰의 약간 왼쪽부분까지를 도시한다).
도 1b는 도 1의 MA 칩의 일부분을 확대한 평면도를 도시한다.
도 1c는 도 1의 MA 칩의 일부를 확대한 평면도를 도시한다.
도 2는 미세유체 분취 방법의 순서도를 도시한다.
상기 도면들은 본 발명을 기재된 형태로 정확하게 구현하거나 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 수정되거나 변경된 형태로 실시될 수 있으며 오직 청구항 및 이들의 균등물에 의해서만 제한됨을 이해해야 한다.
One or more embodiments of the invention are described in detail with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings are provided for illustrative purposes only and represent typical or exemplary embodiments of the invention. These drawings are provided to aid the understanding of the present invention and should not be considered as limiting the scope or application of the present invention. It should be understood that, for clarity and ease of explanation, the drawings are not necessarily drawn to scale.
Some of the figures included in this specification show various embodiments of the invention observed at different viewing angles. In the following detailed description, drawings such as a plan view, a bottom view, or a side view are mentioned, but these drawings are for illustrative purposes only, and unless otherwise specified, imply or require that the present invention is implemented or used in a specific spatial direction. It is not done.
1 shows a top view of a microfluid fraction (MA) chip as an exemplary embodiment.
FIG. 1A shows a cross-sectional view of a portion of the MA chip of FIG. 1 taken along lines 1A-1A (the FIG. 1A view shows from the right edge of the MA chip to the slightly left portion of the center well).
1B is an enlarged plan view of a portion of the MA chip of FIG. 1.
1C is an enlarged plan view of a portion of the MA chip of FIG. 1.
2 shows a flow chart of a microfluid fractionation method.
The drawings are not intended to accurately implement or limit the invention in the form described. It should be understood that the invention may be practiced in modified or modified form and limited only by the claims and their equivalents.

일부 경우에서, 본 발명은 본 명세서에서 예시적인 환경들과 관련하여 설명된다. 이러한 예시적인 환경들에서의 설명은 본 발명의 다양한 특징들 및 구체예들을 예시적인 응용의 맥락에서 나타내고자 제공된다. 이러한 설명을 읽는 당업자들은 본 발명이 상이한 대안 환경에서 어떻게 구현될 수 있는지 명백하게 이해할 것이다.In some cases, the present invention is described herein in connection with exemplary environments. Descriptions in these exemplary environments are provided to represent various features and embodiments of the invention in the context of exemplary applications. Those skilled in the art reading this description will clearly understand how the present invention can be implemented in different alternative environments.

별도로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적이고 과학적인 용어들은 본원 발명이 속하는 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

본 명세서에서 언급되는 모든 특허, 출원서, 공개문헌들은 전체적으로 참조로 포함된다. 본 절에서 설명되는 정의가 본 명세서에 참조로 포함된 출원서, 공개공보, 및 기타 공개문헌에서 기재된 정의에 반하거나 일치하지 않을 경우, 본 명세서에서 제공되는 정의는 본 명세서에서 참조로 포함된 문헌에서의 정의보다 우선한다.All patents, applications, and publications mentioned in this specification are incorporated by reference in their entirety. If the definitions set forth in this section are inconsistent or inconsistent with the definitions set forth in applications, publications, and other publications incorporated herein by reference, the definitions provided herein are in the documents incorporated herein by reference. Takes precedence over the definition of

본 명세서에 기재된 임의의 치수는 별도로 언급되지 않는 한 예시적이며 근사치로 간주되어야 하며, 설명될 수 있는 다양한 요소의 상대적인 척도를 나타내는 것으로 해석될 수 있다.Any dimension described herein is exemplary and should be regarded as an approximation, unless otherwise stated, and can be interpreted as indicating a relative measure of various elements that can be described.

본 발명에 따라서, 여러 개의 세포를 포함하는 비교적 많은 양의 세포 현탁액(예, 120 uL)이 일반적으로 1 분 미만의 시간 내에 단일 세포들을 갖는 여러 개의 분취액(예, 120)들로 실질적으로 동시적으로 균일하게 분포될 수 있다. 무작위적이고 신뢰할 수 있는 단일 세포 분리는 여러 개의 개별 측면 웰들 및 여러 개의 개별 마이크로채널들에 의해서 유체 소통하는 단일 중심웰을 포함하는 미세유체 분취액 칩(MA 칩)을 사용하여 구현될 수 있다. 상기 MA 칩은 중심웰에 있는 소수개의 세포들(예, 약 2 내지 120개의 세포)로부터 측면 웰들에 있는 단일 세포들을 정압 구동 흐름에 의해 효과적으로 분리하는데 사용될 수 있다. 상기 MA 칩은 높은 세포 재생 효율을 가진다. 단일 세포들의 신속한 분리 및 용이한 식별, 높은 세포 생존력, 및 서브마이크로리터의 단일세포 현탁액의 편리한 이동으로 인하여, 상기 MA 칩은 단일 세포 클로닝, PCR, 및 시퀀싱에 용이하게 적용될 수 있다.In accordance with the present invention, a relatively large amount of cell suspension comprising multiple cells (e.g., 120 uL) is substantially simultaneous with multiple aliquots (e.g., 120) with single cells, typically in less than 1 minute. Can be uniformly distributed. Random and reliable single cell separation can be implemented using a microfluid aliquot chip (MA chip) comprising a single central well in fluid communication by several individual lateral wells and multiple individual microchannels. The MA chip can be used to effectively separate single cells in lateral wells from a small number of cells in the central well (eg, about 2 to 120 cells) by a constant pressure drive flow. The MA chip has high cell regeneration efficiency. Due to the rapid separation and easy identification of single cells, high cell viability, and convenient migration of single cell suspensions of submicroliters, the MA chip can be easily applied to single cell cloning, PCR, and sequencing.

MA 칩의 예시적인 Example of MA chip 구체예Concrete

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 미세유체 분취(MA) 칩(100)을 도시하며, 상기 미세유체 분취(MA) 칩(100)은 "MA 칩"로도 언급될 수 있다. 도 1a는 도 1의 MA 칩의 일부분을 도시한다. 도 1b는 도 1의 MA 칩의(확대된)일부를 도시한다. 도 1c는 도 1의 MA 칩의(확대된)일부를 도시한다.1 shows a microfluidic fractionation (MA) chip 100 according to an embodiment of the present invention, and the microfluidic fractionation (MA) chip 100 may also be referred to as a “MA chip”. 1A shows a portion of the MA chip of FIG. 1. 1B shows a part (enlarged) of the MA chip of FIG. 1. FIG. 1C shows a part (enlarged) of the MA chip of FIG. 1.

상기 MA 칩은 약 1 mm의 두께를 갖는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)과 같은 가요성이거나 반강성인 재료로 이루어진 얇은 시트(102)를 포함할 수 있다. 상기 MA 칩은 기하학적 중심(CL) 및 약 6 cm의 직경(약 3 cm의 반경)을 갖는 전체적으로 디스크 형태일 수 있다. 상기 MA 칩은 약 1.7 g의 총 중량을 가질 수 있다. 상기 MA 칩은 약 8.5 cm의 직경을 갖는 페트리 접시에 장착 가능한 크기 및 형태를 가질 수 있다. 상기 MA 칩을 형성하는 상기 시트는 상기 MA 칩 전체의 상하부면 각각에 상응하는 상부면(102a) 및 하부면(102b)을 포함할 수 있다.The MA chip may include a thin sheet 102 made of a flexible or semi-rigid material such as polydimethylsiloxane (PDMS) having a thickness of about 1 mm. The MA chip may be in the form of a disc as a whole with a geometric center CL and a diameter of about 6 cm (radius of about 3 cm). The MA chip may have a total weight of about 1.7 g. The MA chip may have a size and shape that can be mounted on a Petri dish having a diameter of about 8.5 cm. The sheet forming the MA chip may include an upper surface 102a and a lower surface 102b respectively corresponding to upper and lower surfaces of the entire MA chip.

상기 MA 칩은 다각형과 같은 디스크 형태를 가질 수 있다. 이하에서는 디스크 형태의 MA 칩이 주로 설명된다.The MA chip may have a disk shape such as a polygon. Hereinafter, a disk-shaped MA chip is mainly described.

이하, 상기 MA 칩 전체에 형성된 상하부면에 연장되는 다양한 구성들(중심웰, 측면 웰, 채널)이 주로 설명될 것이다.Hereinafter, various configurations (center well, side well, channel) extending on the upper and lower surfaces formed on the entire MA chip will be mainly described.

상기 MA 칩은 상기 중심웰(110)에서 동일한 복수개의 측면 웰들(114a 및 114b)(집합적으로 "114"로도 언급됨)로 방사상으로 연장하는 복수 개의 채널들(112a 및 112b)(집합적으로 "112"로도 언급됨)에 의해 연결된 단일(하나의) 중심웰(110)을 포함한다. 상기 채널들(112)은 상기 중심웰(110) 및 상기 측면 웰들(114)과 유체소통한다.The MA chip is a plurality of channels 112a and 112b (collectively extending radially) from the central well 110 to the same plurality of lateral wells 114a and 114b (collectively referred to as "114"). (Also referred to as “112”) single (one) central well 110. The channels 112 are in fluid communication with the center well 110 and the side wells 114.

상기 중심웰(110)은 입구로서 사용될 수 있으며, 상기 MA 칩의 상부면 내에 예를 들어 약 500 ㎛와 같이 적어도 부분적으로 연장하는 둥근 구멍 형태일 수 있다. 도 1a에서 잘 도시된 것처럼, 상기 중심웰은 상기 MA 칩을 완전히 통과하도록 연장할 수 있다. 상기 중심웰은 약 3 mm의 직경을 가진다. 상기 중심웰의 부피는 4 ㎕ 일 수 있다. 상기 중심웰은 상기 MA 칩의 기하학적 중심에 배치될 수 있다. 상기 중심웰은 사용자가 상기 MA 칩의 상부면에 접근 가능하도록 하며, 상기 MA 칩 내로 세포 현탁액을 주입하는데 사용된다.The center well 110 may be used as an inlet, and may be in the form of a round hole extending at least partially within the upper surface of the MA chip, for example, about 500 μm. 1A, the center well can extend to pass completely through the MA chip. The center well has a diameter of about 3 mm. The volume of the central well may be 4 μl. The center well may be disposed at the geometric center of the MA chip. The central well allows the user to access the upper surface of the MA chip and is used to inject a cell suspension into the MA chip.

상기 측면웰들(또는 외측웰들, 114)은 출구로 사용될 수 있으며, 상기 MA 칩의 상부면 내로 예를 들어 약 500 ㎛와 같이 적어도 부분적으로 연장하는 둥근 구멍 형태일 수 있다. 도 1a에서 잘 도시된 것처럼, 상기 측면 웰들은 상기 MA 칩을 완전히 통과하도록 연장할 수 있다. 상기 측면 웰들은 약 1.5 mm의 직경을 가질 수 있다. 상기 측면 웰들의 부피는 1 ㎕ 일 수 있다. 상기 측면 웰들은 상기 MA 칩의 외주 외각 부분(또는 환상 부분) 주위에 분포될 수 있다. 상기 측면 웰들은 사용자가 상기 MA 칩의 상부면에 접근 가능하도록 하며, 상기 MA 칩으로부터 분리된 세포를 회수하는데 사용된다.The side wells (or outer wells 114) may be used as an exit, and may be in the form of a round hole extending at least partially into the upper surface of the MA chip, for example, about 500 μm. 1A, the side wells can extend to pass completely through the MA chip. The side wells may have a diameter of about 1.5 mm. The volume of the side wells may be 1 μl. The side wells may be distributed around the outer peripheral portion (or annular portion) of the MA chip. The lateral wells allow the user to access the upper surface of the MA chip and are used to recover cells isolated from the MA chip.

예를 들어, 120(일백이십개)의 측면 웰들(114)이 포함될 수 있다. 상기 여러 개의 측면 웰들은 상기 MA 칩의 중심에서부터 제1 반경(r1)에 배치된 제1 세트(114a)의 측면 웰들 및 상기 MA 칩의 중심에서부터 제2 반경(r2)에 배치된 제2 세트(114b)의 측면 웰들을 포함하는 형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 측면 웰 세트는 상기 MA 칩의 기하학적 중심에서부터 25 mm의 반경(r1)에 있는 원주 주변에 균등하게(6 도 마다) 배열된(배치된, 분포된) 60(육십)개의 측면 웰들을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제2 측면 웰 세트는 상기 MA 칩의 기하학적 중심에서부터 28 mm의 반경(r2)에 있는 원주 주변에 균등하게(6 도 마다) 배열된(배치된, 분포된) 60(육십)개의 측면 웰들을 포함할 수 있다. 상기 60개의 측면 웰을 포함하는 제2 세트가 상기 60개의 측면 웰을 포함하는 제1 세트 사이에 원주 위치에 배치되도록 상기 제1 및 제2 측면 웰 세트는 엇갈리게 상호배치(interleave) 될 수 있다. 이 경우 120개의 측면 웰들이 상기 MA 칩의 외각의 외주 부분(간략하게 "원주"로도 언급됨)에 3 도의 각도마다 균등하게 배치될 것이다. 상기 측면 웰의 수는 이로 한정되는 것은 아니며 더 많거나 적은 수는 웰이 상기와 다르게 배치될 수도 있다. 도 1에서는 명확한 설명을 위해 상기 측면 웰들(114a 및 114b)의 일부 만을 참조번호로 나타내었다. 도 1a 및 1b는 일반적으로 상기 제1 측면 웰 세트(114a) 중 하나이거나 제2 측면 웰 세트(114b) 중 하나일 수 있는 측면웰(114)을 언급한다. 도 1c는 상기 120개의 측면 웰들(114a 및 114b) 중 단지 4개의 측면 웰들 만을 도시하고, 이 중 일부는 참조번호로 나타내었다.For example, 120 (one hundred twenty) side wells 114 may be included. The plurality of side wells are the first set 114a of the side wells disposed at the first radius r1 from the center of the MA chip and the second set of the second set of radiuses R2 from the center of the MA chip ( 114b). For example, the first set of lateral wells is arranged (distributed, distributed) 60 (sixty) evenly (every 6 degrees) around the circumference at a radius r1 of 25 mm from the geometric center of the MA chip. Can contain two side wells. And, the second set of side wells is 60 (sixty) sides arranged (distributed, distributed) evenly (every 6 degrees) around the circumference at a radius r2 of 28 mm from the geometric center of the MA chip. Wells. The first and second set of side wells may be interleaved so that the second set comprising the 60 side wells is disposed in a circumferential position between the first set comprising the 60 side wells. In this case, 120 side wells will be evenly arranged at an angle of 3 degrees to the outer circumferential portion of the MA chip (also referred to simply as "circumference"). The number of side wells is not limited to this, and more or less numbers of wells may be arranged differently from the above. In FIG. 1, only a portion of the side wells 114a and 114b are indicated by reference numerals for clarity. 1A and 1B generally refer to a side well 114 that may be one of the first side well sets 114a or one of the second side well sets 114b. 1C shows only four of the 120 side wells 114a and 114b, some of which are indicated by reference numerals.

상기 MA 칩(100)은 중심부 및 3 cm의 반경을 갖는 디스크 형태일 수 있다. 상기 중심웰은 상기 디스크의 중심에 배치될 수 있다. 상기 측면 웰들은 상기 디스크의 중심으로부터 25 mm 또는 28 mm 위치의 반경부분들 디스크의 "외각의 외주 부분"(또는 "외각의 환상 부분")에 배치될 수 있다. 상기 디스크의 외각의 환상 부분은(상기 측면 웰들이 위치함) 상기 디스크의 전체 반경(r)의 적어도 약 50%(예, 적어도 60% 또는 적어도 70% 또는 적어도 75% 또는 적어도 80%, 또는 적어도 90%, 최대로 거의 100%)에서부터 상기 디스크의 외각 가장자리(100%의 반경("r"))까지 연장하는 상기 디스크의 일부분으로서 정의될 수 있다. 도 1c의 부재(104) 참조.The MA chip 100 may be in the form of a disk having a center and a radius of 3 cm. The center well may be disposed at the center of the disk. The lateral wells may be disposed in the “outer circumferential portion” (or “outer ring annular portion”) of the disc with radius portions 25 mm or 28 mm from the center of the disc. The annular portion of the outer shell of the disk (where the side wells are located) is at least about 50% (e.g., at least 60% or at least 70% or at least 75% or at least 80%) of the total radius r of the disk, or at least 90%, almost 100% at maximum), as part of the disk extending from the outer edge of the disk (100% radius (“r”)). See member 104 in FIG. 1C.

상기 MA 칩의 외각의 외주 부분(또는 영역)은 고리형일 수 있다. 고리형은 2개의 동심원으로 둘러싸인 링 형태의 영역이다. 도 1c는 상기 MA 칩의 일부분을 도시하며, 상기 일부분은 반경(r)을 갖는 디스크 형태이다(상기 MA 칩의 중심부는 도시되지 않음.) 상기 제1 측면 웰 세트(114a)는 상기 MA 칩의 중심으로부터 반경(r1)에 배치될 수 있다. 상기 제2 측면 웰 세트(114b)는 상기 MA 칩의 중심으로부터 반경(r2)에 배치될 수 있고, 여기에서 r2는 r1보다 크다(r2 > r1). 상기 MA 칩의 외각의 외주 부분은 상기 MA 칩의 중심으로부터 반경(r3)에서부터 상기 MA 칩의 중심으로부터 반경(r)에 위치하는 상기 MA 칩의 외각 가장자리까지 연장할 수 있으며, 반경(r3)은 반경(r1)보다 작을 수 있다(r3 < r1).The outer peripheral portion (or region) of the outer shell of the MA chip may be annular. The annular is a ring-shaped region surrounded by two concentric circles. 1C shows a portion of the MA chip, the portion of which is in the form of a disk with a radius r (the center of the MA chip is not shown). The first side well set 114a is of the MA chip It can be arranged at a radius r1 from the center. The second side well set 114b may be disposed at a radius r2 from the center of the MA chip, where r2 is greater than r1 (r2> r1). The outer peripheral portion of the outer shell of the MA chip may extend from a radius r3 from the center of the MA chip to the outer edge of the MA chip located at a radius r from the center of the MA chip, and the radius r3 is It may be smaller than the radius r1 (r3 <r1).

상기 채널들(112, 본 명세서에서 "마이크로채널들"로도 언급됨)은 길이 및 너비를 가지고 신장될 수 있으며, 예를 들어 30 ㎛(칩의 두께가 1 mm일 경우 단지 일부분임)와 같이 적어도 부분적으로 상기 MA 칩의 하부면으로 연장할 수 있다. 이는 도 1a에 도시된다. 상기 마이크로채널들은 상기 MA 칩에 적어도 부분적으로 연장하는 것이 바람직하지만, 상기 MA 칩 전체에 연장될 수 있다. 상기 마이크로채널들은 30 ㎛의 너비를 가질 수 있다. 상기 마이크로채널들의 치수는 20 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있으며, 이러한 치수는 깊이 및 너비 모두에서 적용 가능하다.The channels 112 (also referred to herein as “microchannels”) can be elongated with a length and width, for example at least 30 μm (only a fraction if the thickness of the chip is 1 mm). It may partially extend to the lower surface of the MA chip. This is shown in Figure 1a. The microchannels preferably extend at least partially on the MA chip, but may extend over the entire MA chip. The microchannels may have a width of 30 μm. The dimensions of the microchannels can be from 20 μm to 100 μm, and these dimensions are applicable in both depth and width.

상기 마이크로채널들(112)은 상기 중심웰에서부터 상기 측면 웰들로, 예를 들어 상기 중심웰의 외각 가장자리에서부터 상기 측면 웰들의 내부 가장자리로, 방사상으로 연장할 수 있다. 각각의 측면 웰에 대하여 하나의 마이크로채널이 있을 수 있다. 따라서, 예를 들어, 상기 단독의(하나의) 중심웰에서부터 상기 120(일백이십)개의 측면 웰들로 연장하는 120(일백이십)개의 마이크로채널들이 존재할 수 있다. 상기 마이크로채널들은 일반적으로 유체 소통 및 상기 중심웰(입구)과 상기 측면 웰들(출구들) 사이에서의 세포 이동(움직임)을 위해 제공된다. 상기 마이크로채널들은 상기 입구에 상기 출구들을 연결하기 위한 채널, 관, 도관, 또는 연결자로 간주될 수 있다. 각각의 마이크로채널의 하나의 단부는 상기 중심웰에 (유체연통으로)연결될 수 있는 반면, 상기 각각의 마이크로채널의 다른 하나의 단부는 상기 복수개의 측면 웰들 중 주어진 하나에 (유체연통으로)연결될 수 있다. 또는, 상기 마이크로채널들은 외각 웰에서부터 상기 측면 웰들로 연장하는 방사상 형태가 아닌 다른 형태로(예, 허브에서부터 바퀴살부분으로 연장하는 스포크(spoke) 형태로) 연장될 수 있다.The microchannels 112 may extend radially from the center well to the side wells, for example from the outer edge of the center well to the inner edge of the side wells. There can be one microchannel for each side well. Thus, for example, there may be 120 (one hundred twenty) microchannels extending from the single (one) central well to the 120 (one hundred twenty) lateral wells. The microchannels are generally provided for fluid communication and cell movement (movement) between the central well (entrance) and the lateral wells (outlets). The microchannels can be considered as channels, pipes, conduits, or connectors for connecting the outlets to the inlet. One end of each microchannel can be connected (in fluid communication) to the central well, while the other end of each microchannel can be connected (in fluid communication) to a given one of the plurality of lateral wells. have. Alternatively, the microchannels may extend in a shape other than a radial shape extending from the outer well to the side wells (eg, in the form of a spoke extending from the hub to the spokes).

상기 측면 웰들은 상기 MA 칩의 중심에서부터 상이한 반경들(r1, r2)에 배열될 수 있기 때문에, 상기 마이크로채널들은 상기 제1 측면 웰 세트(114a)로 연장하는 60(육십) 개의 마이크로채널들을 포함하는 제1 세트(112a) 및 상기 제2 측면 웰 세트(114)로 연장하는 60(육십)개의 마이크로채널들을 포함하는 제2 세트로 배열될 수 있다. 상기 제1 마이크로채널 세트는 약 23 mm의 길이를 가질 수 있다. 상기 제2 마이크로채널 세트는 약 25 mm의 길이를 가질 수 있다. 상기 측면 웰들은 엇갈리게 배열되기 때문에(r1, r2, r1, r2), 상기 측면 웰들 사이 길이가 길 경우, 상기 제2 마이크로채널 세트(112b)는 상기 제1 측면 웰 세트(114) 중 두 개의 인접한 웰 사이를 통과하는데 필요할 수 있다(상기 측면 웰들 사이 길이가 짧을 경우, 상기 제1 마이크로채널 세트(112a)는 상기 제1 측면 웰 세트(114a)로 연장하고, 웰 사이를 통과하는 것이 필요하지 않다). 명료한 설명을 위하여, 도 1에서 단지 몇개의 마이크로채널들(112a 및 112b)만을 참조번호와 함께 도시된다. 도 1a 및 1b는 일반적으로 상기 제1 마이크로채널 세트(112a) 중 하나의 마이크로 채널 또는 상기 제2 마이크로채널 세트(112b) 중 하나의 마이크로 채널일 수 있는 마이크로채널(112)을 의미한다. 도 1c는 120개의 마이크로채널들 중 단지 4개의 마이크로채널(112a 및 112b)을 도시하며, 이들 중 일부는 참조번호와 함께 나타낸다.Since the side wells can be arranged at different radii (r1, r2) from the center of the MA chip, the microchannels include 60 (sixty) microchannels extending into the first side well set 114a Can be arranged in a second set comprising 60 (sixty) microchannels extending into the first set 112a and the second side well set 114. The first microchannel set may have a length of about 23 mm. The second microchannel set may have a length of about 25 mm. Since the side wells are staggered (r1, r2, r1, r2), when the length between the side wells is long, the second microchannel set 112b is adjacent to two of the first side well sets 114. It may be necessary to pass between wells (if the length between the side wells is short, the first microchannel set 112a extends to the first side well set 114a, and it is not necessary to pass between the wells) ). For clarity, only a few microchannels 112a and 112b are shown in FIG. 1 with reference numerals. 1A and 1B generally mean a microchannel 112 that can be one microchannel of the first microchannel set 112a or one microchannel of the second microchannel set 112b. 1C shows only four of the 120 microchannels 112a and 112b, some of which are indicated with reference numerals.

상기 마이크로채널들은 약 30 ㎛의 너비(또는 측면 길이)를 가질 수 있다. 상기 마이크로채널들은 모두 서로 동일한 너비를 가질 수 있다. 상기 마이크로채널들의 단면적은 정사각형일 수 있고, 너비와 깊이는 유사할 수 있으며, 곧은 측벽들을 가질 수 있다. 상기 마이크로채널들은 테이퍼형의(tapered) 또는 반원형의 단면을 가질 수 있다. 일반적으로, 상기 마이크로채널들은 상기 중심웰에서부터 상기 측면 웰들로 단일 세포들의 이동(유체 내에서)을 가능하게 할 수 있는(그리고 선택적으로 용이하게 하는) 크기 및 형태를 가질 수 있다. 상기 마이크로채널들 각각은 약 18 nl의 부피를 가질 수 있다.The microchannels may have a width (or side length) of about 30 μm. The microchannels may all have the same width. The cross-sectional areas of the microchannels may be square, the width and depth may be similar, and may have straight sidewalls. The microchannels may have a tapered or semi-circular cross section. In general, the microchannels can be of a size and shape that can (and optionally facilitate) the migration (in the fluid) of single cells from the central well to the lateral wells. Each of the microchannels may have a volume of about 18 nl.

도 1a는 상기 마이크로채널들(112)이 평평한 것으로 도시한다(예를 들어, 상기 MA 칩이 평평한 테이블 상단 위에 위치하는 페트리 접시 안에 존재함). 상기 마이크로채널들은 상기 측면 웰들(114)을 향하여 기울어져서 상기 중심웰에서부터 상기 측면 웰들로의 정압 구동 유체 흐름(positive pressure-driving fluid flow)을 도울 수 있다. 즉, 마이크로채널은 이의 중심웰 단부가 더 얕을 수 있고, 이의 측면 웰 단부에서 더 깊을 수 있다. 마이크로채널의 너비는 상기 중심웰에서부터 측면 웰까지의 마이크로채널의 전체 크기(길이)에 따라 균일하거나 변할 수 있다. 일반적으로, 주어진 MA 칩 상의 상기 마이크로채널들 모두는 서로 동일한 너비 및 길이를 가지거나, 일부 마이크로채널들은 상이한 너비 및 깊이를 가질 수 있다(도 1에서, 일부 상기 마이크로채널들(112a)이 다른 마이크로채널들(112b)에 비해 짧게 도시된다). MA 칩들은 서로 균일한 너비(및 깊이)를 갖는 마이크로채널들을 포함하도록 제작될 수 있다. 도면에서 MA 칩은 균일한 마이크로채널을 포함하는 것으로 도시되지만, MA 칩은 상이한 크기(즉, 너비 및/또는 깊이)의 마이크로채널들을 포함하도록 제작될 수 있다.1A shows that the microchannels 112 are flat (eg, the MA chip is in a petri dish located on a flat table top). The microchannels can be inclined toward the side wells 114 to help positive pressure-driving fluid flow from the center well to the side wells. That is, the microchannel may have a shallower center well end and a deeper end at its side well. The width of the microchannel may be uniform or variable depending on the overall size (length) of the microchannel from the center well to the side well. In general, all of the microchannels on a given MA chip may have the same width and length as each other, or some microchannels may have different widths and depths (in FIG. 1, some of the microchannels 112a are different microchannels). Shown shorter than the channels 112b). MA chips can be fabricated to include microchannels with uniform widths (and depths) from one another. Although the MA chip in the figure is shown to include uniform microchannels, the MA chip can be fabricated to include microchannels of different sizes (ie, width and / or depth).

상기 캡(120)은 상기 중심웰(110) 위에 배치될 수 있다. 상기 캡은 약 5 mm의 외경 및 약 3.0 mm의 내경(또는 관통 구멍)를 갖는 실린더 형태일 수 있으며, 상기 실린더는 하나의 단부로부터 다른 단부까지 균일한 보어(bore)를 가질 수 있다. 상기 캡의 길이는 약 5 mm일 수 있다. 상기 캡은 상기 MA 칩(100)으로부터 분리되는 PDMS와 같은 플라스틱으로 이루어질 수 있으며, 상기 MA 칩(100)와 함께 사용되는 부재일 수 있다. 상기 캡은 상기 도면에서 상기 MA 칩으로부터 이격되는 것으로 도시된다. 상기 캡은 약 112 ㎕의 부피를 가질 수 있다. 상기 캡을 통과 연장하는 상기 구멍(보어)는 약 1.5 mm의 직경을 가질 수 있다. 상기 캡은 상기 MA 칩과 분리된 부재로서 제공되기보다는 상기 MA 칩과 일체로서 제공될 수 있다.The cap 120 may be disposed on the center well 110. The cap may be in the form of a cylinder having an outer diameter of about 5 mm and an inner diameter (or through hole) of about 3.0 mm, and the cylinder may have a uniform bore from one end to the other. The length of the cap may be about 5 mm. The cap may be made of plastic such as PDMS separated from the MA chip 100, and may be a member used with the MA chip 100. The cap is shown in the figure as being spaced apart from the MA chip. The cap may have a volume of about 112 μl. The hole (bore) extending through the cap may have a diameter of about 1.5 mm. The cap may be provided integrally with the MA chip rather than as a separate member from the MA chip.

도 1a에 도시하였듯이, 상기 캡(120)은 상기 중심웰(110)의 상부에 배치되어 클로닝 또는 회수에 사용되는 웰 내에서 부유된 적은 부피의(예, 1 ㎕) 단일 세포들을 함유하는 많은 수의(예, 120) 측면 웰들로 큰 부피의(예, 120 ㎕) 세포 현탁액의 용이한 주입이 가능 하도록 120 μL 세포 현탁액을 함유하는 피펫 팁(미도시)을 단일 중심웰로 연결할 수 있다.As shown in FIG. 1A, the cap 120 is placed on top of the central well 110 and contains a large number of small cells (eg, 1 μl) that are suspended in a well used for cloning or recovery. A pipette tip (not shown) containing a 120 μL cell suspension can be connected to a single central well to allow easy injection of large volumes (eg, 120 μL) of cell suspension into the lateral (eg, 120) side wells.

상기 캡(120)의 상부면 및 하부면은 개방된다. 상기 캡의 하부면은 상기 중심웰 상부 내에 약간 연장하여 세포 현탁액의 주입 동안에 주입되는 세포 현탁액을 임시적으로 보관할 수 있도록 상기 캡의 하부면으로부터(도시된 것처럼) 연장하는 립(lip) 또는 숄더(shoulder)를 포함할 수 있다. 상기 캡은 상기 중심웰 위로 사용적합하게 배치되고, 깔대기(원뿔형이 아니라 원통형임에도 불구하고)와 같은 방식으로 작용하여 상기 중심웰로 세포 현탁액의 주입을 용이하게 한다. 상기 캡의 상부면은 닫히지 않고, 상기 캡은 침니(chimney)와 유사하며, 가이드로서 기능을 하며, "배럴(barrel)", 또는 "연관(flue)" 또는 "덕트(duct)"로 언급될 수 있다.The upper and lower surfaces of the cap 120 are opened. The lower surface of the cap extends slightly in the upper portion of the center well to extend a lip or shoulder extending from the lower surface of the cap (as shown) to temporarily store the cell suspension injected during injection of the cell suspension. ). The cap is suitably placed over the central well and acts in the same way as a funnel (although not cylindrical, but cylindrical) to facilitate the injection of cell suspension into the central well. The top surface of the cap is not closed, and the cap is similar to chimney and functions as a guide and will be referred to as a "barrel", or "flue" or "duct" You can.

상기 다수의 개별 측면 웰들을 식별하고 이들을 용이하게 구별하기 위하여, 상기 MA 칩의 상부면(102a)에 표시자가 제공될 수 있다. 예를 들어, "1" 내지 "120" 범위의 비교적 작은 마이크로미터(um)-단위의 숫자들은 현미경 관찰 하에서 측면 웰들에 대응하도록(고유한 식별번호를 갖도록) 개별 측면 웰들 각각에 인접한 상기 MA 칩의 상부면(예, 반경 방향으로/내측에) 상에 위치할 수 있다. 상기 ㎛-단위의 표식들은 도 1에서 도시되지 않는다. 이러한 ㎛-단위의 표식들 중 일부는 도 1c에서 관찰될 수 있다. 또한, 예를 들어 "2" 내지 "120" 범위의 짝수와 같은 비교적 큰 밀리미터(mm) 단위 수들의 세트(또는 서브세트(subset))는 측면 웰들에 인접하여(예, 반경 방향을 벗어나/외측에, 즉, 상기 MA 칩의 중심으로부터 더 큰 반경(r2)에 위치한 상기 제2 측면 웰 세트(112b)의 반경방향 외측에) 격행으로 상기 MA 칩의 상부면 상에 위치하여 육안으로 관찰될 수 있도록 상기 측면 웰들에 상응하게 표시될 수 있다. 홀수 측면 웰들(112a)의 mm-단위 표식들은 공간 부족으로 인해 제품에서 생략될 수 있다(또는, "1" 내지 "119" 범위의 mm 단위 홀수 숫자들은 상기 제1 측면 웰 세트(112a) 외측에 배치될 수 있고, 짝수 측면 웰들에 대한 mm 단위 표식들은 생략될 수 있다(또는, 공간이 충분하다면 상기 측면 웰들 모두에 대한 mm 단위의 번호가 포함될 수 있다) 이러한 mm 단위 표식들은 도 1a 및 도 1c에 도시한다. 상기 mm 단위의 숫자들은 상기 제공된 측면 웰들의 ㎛-단위의 숫자들에 상응해야 한다. 상기 측면 웰들 각각을 식별하고 구분 가능할 수 있는 다른 표시들이(예, 표식, 문자, 색상, 기호) 사용될 수 있다. 이러한 표시들 모두 또는 일부는 측면 웰들을 식별할 수 있도록 상기 MA 칩의 하부면에 위치할 수 있다. 상기 측면 웰들이 상기 MA 칩을 완전히 통과하도록 연장하지 않는다면, 측면 웰들의 하부에 개별 측면 웰 식별을 위한 표지가 위치할 수 있다.In order to identify the plurality of individual side wells and to easily distinguish them, an indicator may be provided on the top surface 102a of the MA chip. For example, relatively small micrometer (um) -unit numbers ranging from "1" to "120" correspond to the lateral wells under microscopic observation (with a unique identification number) and the MA chip adjacent to each of the individual lateral wells. It can be located on the upper surface (eg, radially / inside). The μ-unit markers are not shown in FIG. 1. Some of these μ-unit markers can be observed in FIG. 1C. Also, a relatively large set of millimeter (mm) unit numbers (or subsets), such as an even number in the range "2" to "120", is adjacent to the lateral wells (eg, out of radial / outside) In other words, from the center of the MA chip, radially outside of the second lateral well set 112b located at a larger radius r2) can be observed with the naked eye on the upper surface of the MA chip. So as to correspond to the side wells. Mm-unit marks of odd side wells 112a may be omitted from the product due to lack of space (or odd numbers in mm in the range of "1" to "119" are outside the first side well set 112a). Can be placed, and mm unit markers for even side wells can be omitted (or, if space is sufficient, a number in mm for all of the side wells can be included). These mm unit markers are shown in FIGS. 1A and 1C. The numbers in mm should correspond to the µm-unit numbers of the side wells provided above.Other indications that can identify and distinguish each of the side wells (eg, markers, letters, colors, symbols) All or some of these marks may be located on the underside of the MA chip to identify side wells, the side wells do not extend completely through the MA chip. It may be on the lower side of the cover for the well identified individual side-well locations.

상기 MA 칩의 설계 및 제조 Design and manufacture of the MA chip

상기 MA 칩은 종래의 포토리소그래피 및 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 성형 기술들을 이용하여 제조될 수 있다. PDMS는 일반적으로 실리콘으로 언급되는 고분자 유기 규소 화합물에 속한다. PDMS 는 가장 널리 사용되는 실리콘계 유기 고분자이고, 특히 특이한 유동학적 특성(또는 유동성)을 가지는 것을 알려져 있다. PDMS은 광학적으로 투명하고, 일반적으로 불활성이고, 비독성이며, 불연성이다. PDMS는 디메티콘(dimethicone)으로도 불려지며, 여러 종류의 실리콘 오일(중합된 실록산) 중 하나이다. PDMS는 콘택트 렌즈 및 의료 기기에서부터 엘라스토머(elastomer)에 이르기까지 다양한 용도에 사용된다.The MA chip can be manufactured using conventional photolithography and polydimethylsiloxane (PDMS) molding techniques. PDMS belongs to a high molecular organosilicon compound commonly referred to as silicone. PDMS is the most widely used silicon-based organic polymer, and is known to have particularly unique rheological properties (or fluidity). PDMS is optically transparent, generally inert, non-toxic, and non-flammable. PDMS, also called dimethicone, is one of several silicone oils (polymerized siloxanes). PDMS is used in a variety of applications, from contact lenses and medical devices to elastomers.

상기 MA 칩은 AutoCAD 소프트웨어(Autodesk)를 이용하여 설계되고, 이 후 4-인치 유리 포토마스크(glass photomask, Photo Sciences, Inc.)로 인쇄될 수 있다. 상기 PDMS MA 칩은 표준 포토리소그래피 및 엘라스토머 성형(elastomeric molding)에 의해 제조될 수 있다. 요약하면, SU-8 3025 네거티브(negative) 포토레지스트(MicroChem Corp.)는 1 분 동안 2000 rpm (Laurell Technologies Corp.)에서 4 인치 실리콘 웨이퍼(Silicon Quest International Inc.) 상으로 스핀 코팅(spin-coating)되어 30 ㎛ 두께의 시트를 형성할 수 있다. 베이킹(baking), UV 노출, 및 현상(developing)을 수행한 이후, 혼합된 폴리디메틸실록산(PDMS; 10A: 1B; Dow Corning Corp.)을 상기 포토레지스트 상에 붓고, 80°C에서 25 분간 가열할 수 있다. 경화된 후에, 상기 1 mm 두께의 PDMS 시트를 벗겨 내고, 펀치를(Ted Pella, Inc) 사용하여 구멍을 뚫을 수 있다. 상기 둥근 PDMS MA 칩은 공기 방울 발생 없이 시중에서 판매되는 8.5 cm의 직경을 가진 페트리 접시(Fisher Scientific)로 자동으로 밀봉될 수 있다. 필요한 경우, 상기 MA 칩은 표준 멸균기(autoclave)를 사용하여 멸균될 수 있다.The MA chip is designed using AutoCAD software (Autodesk), and can then be printed with a 4-inch glass photomask (Photo Sciences, Inc.). The PDMS MA chip can be manufactured by standard photolithography and elastomeric molding. In summary, SU-8 3025 negative photoresist (MicroChem Corp.) was spin-coated onto a 4-inch silicon wafer (Silicon Quest International Inc.) at 2000 rpm (Laurell Technologies Corp.) for 1 minute. ) To form a 30 μm thick sheet. After baking, UV exposure, and development, mixed polydimethylsiloxane (PDMS; 10A: 1B; Dow Corning Corp.) was poured onto the photoresist and heated at 80 ° C for 25 minutes can do. After curing, the 1 mm thick PDMS sheet can be peeled off and punched using a punch (Ted Pella, Inc). The round PDMS MA chip can be automatically sealed into a commercially available Petri dish (Fisher Scientific) with a diameter of 8.5 cm on the market without generating air bubbles. If necessary, the MA chip can be sterilized using a standard autoclave.

MA칩은 PDMS 외에 폴리(메틸 메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 및 폴리카보네이트(polycarbonate, PC)를 포함하는 다른 재료들로 제조될 수 있다.In addition to PDMS, MA chips can be made of other materials including poly (methyl methacrylate), polystyrene (PS), and polycarbonate (PC).

PMMA는 아크릴 또는 아크릴 유리로도 알려져 있으며, Plexiglas, Acrylite, Lucite, 및 Perspex와 같은 상품명으로도 알려져 있고, 가벼운 시트 형태로 종종 사용되거나 비산방지 기능으로 인해 유리 대체제로서 종종 사용되는 투명한 열가소성 소재이다.PMMA, also known as acrylic or acrylic glass, is also known under the trade names Plexiglas, Acrylite, Lucite, and Perspex, and is a transparent thermoplastic material often used in the form of a light sheet or as a glass substitute due to its anti-scattering function.

PS는 스티렌 단량체로 제조된 방향족 합성 고분자이다. PS는 고체이거나 발포될 수 있다. 범용 PS는 투명하고, 단단하고, 깨지기 쉽다. PS의 단위중량가격은 저렴하다. PS는 산소 및 수증기에 대한 방어력이 다소 열악하며, 비교적 낮은 융점을 가진다. PS는 가장 널리 사용되는 플라스틱 중 하나이다.PS is an aromatic synthetic polymer made of styrene monomer. PS can be solid or foamed. Universal PS is transparent, hard, and fragile. The unit weight price of PS is cheap. PS has a rather poor defense against oxygen and water vapor and has a relatively low melting point. PS is one of the most widely used plastics.

PC는 이의 화학 구조 내에 카르보네이트 기를 함유하는 열가소성 고분자의 그룹이다. 엔지니어링에 사용되는 폴리카보네이트들은 강하고 거친 소재이며, 이들 중 일부 등급은 광학적으로 투명하다. PC는 용이하게 가공되고, 성형되고, 열성형될 수 있다. 이러한 물성들로 인하여, 폴리카르보네이트는 많은 분야에서 적용된다.PC is a group of thermoplastic polymers containing carbonate groups in its chemical structure. Polycarbonates used in engineering are strong and rough materials, some of which are optically transparent. The PC can be easily processed, molded, and thermoformed. Due to these properties, polycarbonate is applied in many fields.

단일 세포의 분리 및 회수Isolation and recovery of single cells

도 2A 내지 2E는 상기에서 설명된 MA 칩(100)을 사용하여 단일 세포들을 분리하고 회수하기 위해 수행되는 미세유체 분취 방법(200)의 일 구체예를 도시한다. 상기 방법 또는 과정은 순차적으로 단계들로 이루어진다. 이들 단계 중 일부 단계 또는 단계의 일부는 본 명세서에서 되는 것과 상이한 순서로 수행될 수 있다. 상기 단계 각각을 수행하는데 예상되는 시간이 언급될 수 있다.2A-2E show one embodiment of a microfluid fractionation method 200 performed to isolate and recover single cells using the MA chip 100 described above. The method or process consists of sequentially steps. Some of these steps, or some of the steps, may be performed in a different order than what is described herein. The estimated time to perform each of the above steps can be mentioned.

단계 1(202, 조립): Step 1 (202, assembly):

상기 MA 칩(100)은 페트리 접시(미도시, 참조. Appendices) 내에 배치된다. 상기 MA 칩(100)은 6 cm의 직경을 가질 수 있고, 상기 페트리 접시는 8.5 직경을 가질 수 있다. 얇은 PDMS 시트의 우수한 탄성 및 유연성으로 인하여, 상기 MA 칩은 돌돌 말린 후에도 평평한 형태를 빠르게 회복할 수 있고, 이후 기포 형성 없이 페트리 접시의 하부면과 같은 단단하고 평평한 표면에 밀착하여 밀봉할 수 있다. 이 단계는 완성하는데 0.1 분(6 초)의 시간이 소용될 것으로 예상된다.The MA chip 100 is disposed in a Petri dish (not shown, Appendices). The MA chip 100 may have a diameter of 6 cm, and the Petri dish may have a diameter of 8.5. Due to the excellent elasticity and flexibility of the thin PDMS sheet, the MA chip can quickly recover a flat shape even after being rolled, and then can be sealed in close contact with a hard, flat surface such as the bottom surface of a petri dish without air bubbles. This step is expected to take 0.1 minutes (6 seconds) to complete.

단계 2(204, 캡핑): Step 2 (204, capping):

상기 캡(120)은 상기 MA 칩의 상부면(100), 상기 중심웰(110)의 상부에 배치될 수 있다(참조. 도 1a) 상기 캡은 실린더 형태일 수 있다. 상기 중심웰의 직경은 3 mm일 수 있다. 상기 캡은 5 mm의 OD(겹치기에 충분함/상기 중심웰보다 큼)를 가질 수 있고, 상기 캡을 통과하도록 연장하는 구멍은 1.5 mm의 직경을 가질 수 있다. 상기 캡의 구멍을 상기 중심웰 위에 잘 맞추어 배치하여, 피펫을 사용하여 상기 중심웰로 세포 현탁액의 주입하는 것을 가능하게 할 수 있다. 상기 캡은 5 mm의 높이를 가질 수 있다. 상기 중심웰 위로 배치되는 PDMS 캡은 피펫을 사용하여 상기 MA 칩 내로 액체(세포 현탁액)를 주입하는 것을 용이하게 한다. 이 단계는 완성하는데 0.1 분(6 초)의 시간이 소요될 것으로 예상된다.The cap 120 may be disposed on the upper surface 100 of the MA chip and on the center well 110 (see FIG. 1A). The cap may be in the form of a cylinder. The diameter of the center well may be 3 mm. The cap may have an OD of 5 mm (sufficient to overlap / greater than the center well), and the hole extending through the cap may have a diameter of 1.5 mm. The holes in the cap can be well-aligned over the center well, making it possible to inject the cell suspension into the center well using a pipette. The cap may have a height of 5 mm. The PDMS cap placed over the center well facilitates the injection of liquid (cell suspension) into the MA chip using a pipette. This step is expected to take 0.1 minutes (6 seconds) to complete.

상기 PDMS 캡은 1.5 mm의 직경 및 5 mm의 깊이를 가진 관통구멍을 포함한다. 이러한 크기는 100 내지 1000 ㎕ 피펫 팁과 잘 호환되어, 누출없이 상기 MA 칩으로 액체의 주입을 가능하게 한다.The PDMS cap includes a through hole having a diameter of 1.5 mm and a depth of 5 mm. This size is well compatible with 100 to 1000 μl pipette tips, allowing injection of liquid into the MA chip without leakage.

단계 3(206, 분취): Step 3 (206, preparative):

120 ㎕의 세포 현탁액(미도시)을 분취하기 위하여 100 내지 1000 ㎕ 팁을 갖는 피펫을 사용하여 상기 캡을 통해 상기 MA 칩의 중심웰로(입구) 주입한다(미도시, 부록 참조). 이 단계는 완성하는데 1 분(60 초)의 시간이 소용될 것으로 예상된다.To collect a 120 μl cell suspension (not shown), inject into the central well (entrance) of the MA chip through the cap using a pipette with a 100 to 1000 μl tip (not shown, see Appendix). This phase is expected to take 1 minute (60 seconds) to complete.

상기 입구 주위에 균일하게 분포된 압력으로 인해, 상기 세포 현탁액은 상기 많은 수의(예, 120개) 측면 웰들(114) 내로 실질적으로 동시에 그리고 균일하게 분포될 수 있어 무작위적이고 신뢰할 수 있는 단일 세포 분리가 이루어진다. 정압 구동 흐름은 상기 상기 마이크로채널들(112, 112a, 112b)을 통해 상기 중심웰(입구)에서부터 상기 측면 웰들(출구들, 114(114a, 114b)로 단일 세포들을 밀어낸다(운반, 이동, 이송한다). 이를 "미세유체 분취"로 언급할 수 있다.Due to the uniformly distributed pressure around the inlet, the cell suspension can be distributed substantially simultaneously and uniformly into the large number (e.g., 120) side wells 114, resulting in random and reliable single cell separation. Is made. A constant pressure drive flow pushes single cells from the central well (entrance) through the microchannels 112, 112a, 112b to the lateral wells (exits, 114 (114a, 114b)) (transport, transfer, transfer) This can be referred to as "microfluid fractionation."

상기 분취 후에, 상기 마이크로채널들 내의 가능성 있는 단일 세포들을(1.8% 확률) 출구들(측면 웰들)로 밀어내기 위하여 100 ㎕의 세포가 불포함된 배지를 상기 중심웰 내로 적가한다. 즉, 피펫을 사용하여 MA 칩 내로 120 ㎕의 세포 현탁액을 주입한 후에, 하나의 단일 세포가 마이크로채널들에 때때로 잔여할 수 있다(1.8% 확률). 100 ㎕의 세포가 불포함된 배지를 상기 중심웰로 주입함으로써, 양성 정수압(positive hydrostatic pressure)이 중심웰에서부터 측면 웰들로 생성될 것이다. 이러한 양성 정수압은 남아있는 단일 세포들을 밀어내어 상기 측면 웰들 내로 흘러가게 할 것이다.After the aliquot, 100 μl of cell-free medium is added dropwise into the central well to push out potential single cells in the microchannels (1.8% probability) to the outlets (lateral wells). That is, after injecting 120 μl of cell suspension into the MA chip using a pipette, one single cell may occasionally remain in the microchannels (1.8% probability). By injecting 100 μl of cell-free medium into the center well, positive hydrostatic pressure will be created from the center well to the lateral wells. This positive hydrostatic pressure will push the remaining single cells into the lateral wells.

단계 4(208, 식별): Step 4 (208, identification):

상기 측면 웰들(114)내의 단일 세포들은 1 well/s의 속도로 도립 현미경에 의해 식별된 후, 상기 측면 웰들 내측에 위치하고 현미경 관찰을 위해 특별히 설계된 마이크로미터 단위의 수들에 따라 기록될 수 있다. X10 대물 렌즈가 장착된 도립 현미경의 영역이(2 mm의 직경을 가짐) MA 칩 웰의 크기보다(1.5 mm의 직경을 가짐) 크기 때문에, 단일 세포들만을 함유하는 단일 측면 웰들만 신속하게 구별할 수 있다. 이 단계를 완성하는데 각각의 웰에 대하여 1초 또는 전체 웰(120개의 측면 웰들)에 대하여 총 2 분(120 초)의 시간이 소요될 것으로 예상된다.Single cells in the lateral wells 114 may be identified by an inverted microscope at a rate of 1 well / s, and then recorded in micrometer-scale numbers located inside the lateral wells and specifically designed for microscopic observation. Because the area of an inverted microscope equipped with an X10 objective lens (having a diameter of 2 mm) is larger than the size of a MA chip well (having a diameter of 1.5 mm), only single lateral wells containing only single cells can be quickly differentiated. You can. It is expected that it will take 1 second for each well or a total of 2 minutes (120 seconds) for the entire well (120 side wells) to complete this step.

123개의 분리된 단일 세포들이 웰들로 분포되었다는 것은 미소유체의 영향 하에 거의 모든 단일 세포들이 마이크로채널의 연장 방향으로 위치되었다는 것을 나타낸다. 즉, 상기 중심웰에서부터 상기 측면 웰들로의 정압의 영향하에, 모든 단일 세포들은 최종적으로 상기 측면 웰들로 흘러들어갈 수 있다. 1.5 mm 직경 측면 웰 각각에 있는 각각의 단일 세포의 정확한 위치는 웰 마다 상이할 수 있다. 그러나, 상기 세포들은 상기 마이크로채널과 상기 측면 웰들의 교차 영역(교차점, 즉, 측면 웰에 연결된 마이크로채널의 단부를 바로 넘어서는 상기 측면 웰의 방사상으로 최내측 영역)에 위치할 가능성도 있다.The distribution of 123 isolated single cells into wells indicates that almost all single cells were located in the direction of microchannel extension under the influence of microfluids. That is, under the influence of positive pressure from the central well to the lateral wells, all single cells can finally flow into the lateral wells. The exact location of each single cell in each 1.5 mm diameter lateral well may differ from well to well. However, it is also possible that the cells are located in the intersecting region of the microchannel and the lateral wells (the intersection, i.e., the radially innermost region of the lateral well just beyond the end of the microchannel connected to the lateral well).

단계 5(210, 회수): Step 5 (210, recovery):

상기 측면 웰들(114b)의 외측에 위치하고 육안으로 관찰하기에 적절한 크기인 밀리미터 단위의 짝수들에 따라서, 원하는 단일 세포들은 상기 MA 칩의 상부면에서부터 상기 측면 웰들 내로 삽입되는 0.1 내지 2.5 ㎕의 피펫 팁을 가진 피펫(미도시)을 사용하여 편리하고 직접적으로 회수될 수 있다.The desired single cells are inserted into the lateral wells from 0.1 to 2.5 µl, according to even numbers in millimeters located outside of the lateral wells 114b and suitable for visual observation. It can be conveniently and directly recovered using a pipette (not shown).

마지막으로, 세포들을 페트리 접시에서 수거하고, 세포 현탁액 상태로 제조하여 현미경을 사용하여 계수하고, MA 칩 내로 주입하고, 공기변위피펫(air displacement pipette, Eppendorf)을 사용하여 단일 세포 현택액으로서 회수하였다.Finally, cells were collected in a Petri dish, prepared in cell suspension, counted using a microscope, injected into a MA chip, and recovered as a single cell suspension using an air displacement pipette (Eppendorf). .

상기에서 본 발명의 MA 칩을 사용하여 단일 세포들을 얻는 전체과정을 설명하였다. 상기 MA 칩으로 주입되는 알려진 세포 수를 갖는 단일 세포 현탁액을 제조하는 공정은 하기 4 단계를 포함한다. 1) 피펫을 사용하여 페트리 접시에 1 ㎕의 단일 세포 현탁액을 적가한다. 2) 도립 현미경을 사용하여 세포를 계수한다. 3) 119 ㎕의 세포가 불포함된 배지를 1 ㎕의 상기 단일 세포 현탁액에 첨가한다. 4) 소량의 유체를 분취하기 위하여 알려진 세포 수를 갖은 단일 세포 현탁액 전체를 회수한다. 이 후, 전술된 단계 1 내지 5(조립, 캡핑, 분취, 식별, 회수)를 수행할 수 있다.The entire process of obtaining single cells using the MA chip of the present invention has been described above. The process of preparing a single cell suspension having a known number of cells injected into the MA chip includes the following four steps. 1) Using a pipette, 1 μl of a single cell suspension is added dropwise to a Petri dish. 2) Count cells using an inverted microscope. 3) 119 μl of cell-free medium is added to 1 μl of the single cell suspension. 4) The entire single cell suspension with a known cell number is recovered to collect a small amount of fluid. Thereafter, steps 1 to 5 (assembly, capping, aliquot, identification, and recovery) described above may be performed.

캡 대신에, PDMS(또는 다른 재료) 매트(mat)를 상기 MA 칩("MA 디쉬(dish)"로 언급될 수 있음)에 배치할 수 있다. 상기 매트의 두께는 5 mm이고, 매트의 중앙에 1.5 mm 직경의 구멍을 가질 수 있다. 예시적인 절차로서 다음 단계들이 수행될 수 있다. Instead of a cap, a PDMS (or other material) mat may be placed on the MA chip (which may be referred to as "MA dish"). The thickness of the mat is 5 mm, and may have a 1.5 mm diameter hole in the center of the mat. As an example procedure, the following steps can be performed.

1) 조직배양접시 표면에 120 웰 MA 디쉬를 올려둔다. 1) A 120-well MA dish is placed on the surface of a tissue culture dish.

2) MA 디쉬 위에 상기 매트를 올려둔다. 상기 1.5 mm 직경의 구멍을 3 mm 중앙 웰과 수직 방향으로 정렬되도록 배치한다. 2) Place the mat on the MA dish. The 1.5 mm diameter hole is arranged to align vertically with the 3 mm central well.

3) 피펫 팁을 사용하여 1 cell/ul 미만의 농도가 되도록 단일 세포 현탁액을 120 ㎕를 초과하는 용량으로 흡인한다. 3) Using a pipette tip, a single cell suspension is aspirated at a volume exceeding 120 μl to a concentration of less than 1 cell / ul.

4) 상기 매트 구멍 내로 상기 피펫 팁을 삽입한다.4) Insert the pipette tip into the mat hole.

5) 상기 피펫의 버튼을 아래 방향으로 밀어냄으로써 상기 120 측면 웰들로 단일 세포 현탁액을 주입한다.5) Inject a single cell suspension into the 120 side wells by pushing the button of the pipette downward.

6) 각각의 측면 웰은 30 초 이내에 1 ㎕의 세포 현탁액으로 채워질 수 있다.6) Each lateral well can be filled with 1 μl of cell suspension within 30 seconds.

7) 상기 피펫 팁 및 매트를 제거한다. 7) Remove the pipette tip and mat.

8) 각각의 측면 웰을 식별하고, 단일 세포를 함유하고 있는 측면 웰들을 모두 표시하고, 단일 세포들을 후속 PCR 실험을 위해 피펫을 사용하여 바이알로 옮긴다.8) Identify each lateral well, mark all lateral wells containing single cells, and transfer single cells to a vial using a pipette for subsequent PCR experiments.

9) 또는, 상기 단일 세포들을 세포복제(cell cloning)가 이루어지도록 측면 웰들에 그대로 배양할 수 있다.9) Alternatively, the single cells can be cultured as they are in side wells to achieve cell cloning.

의견 및 결론Comments and conclusions

세포 크기, 형태 및 이동성과 무관하게 다양한 단일 세포의 분리를 위한 미세유체 분취기술, 기능성 및 적용성을 설명하였다. 미세유체 분취는 세포 수에 제한이 있는 확보가 어려운 상당히 중요한 임상 샘플 내의 적은 수의 세포와 혈액에서 순환성 종양 세포(circulating tumor cells, CTCs)를 분리하는데 사용될 잠재력이 있는 수백만 개의 세포에서부터 단일 세포들을 선택적으로 분리하는 것을 가능하게 한다. 또한, 상기 미세유체 분취는 단일 세포의 생존력이 잘 유지되는 단일 세포 복제 및 10 분 이내에 40 나노리터 단일세포 현탁액을 준비 할 수 있는 단일 세포 PCR과도 매우 잘 호환된다. 또한, MA 칩은 1.7 g PDMS(약 0.2 달러)의 비용과 동등한 저비용이며, 접합 및 밸브를 필요로 하지 않으며 대량 생산이 용이해 일반적인 실험실의 단일 세포 연구원들이 바로 사용할 수 있다.Microfluid fractionation techniques, functionality and applicability for the isolation of various single cells, regardless of cell size, morphology and mobility, were described. Microfluidic fractionation involves single cells from millions of cells with the potential to be used to separate circulating tumor cells (CTCs) from a small number of cells and blood from critically important clinical samples with limited cell counts. It is possible to selectively separate. In addition, the microfluid fraction is very well compatible with single cell replication, where the viability of a single cell is well maintained and single cell PCR capable of preparing a 40 nanoliter single cell suspension within 10 minutes. In addition, the MA chip is low cost, equivalent to the cost of 1.7 g PDMS (about $ 0.20), requires no junctions and valves, and is easy to mass-produce, making it readily available to single-cell researchers in a typical laboratory.

고속의 분취, 작업당 120 개의 분취액과 같은 특징은 하나의 단일 MA 칩이 120개의 농축계수(enrichment factor, EF)를 갖도록 한다. 따라서 이론 상으로는 하나의 표적 세포가 3 내지 4 개의 MA 칩을 통해 수백만 개의 세포로부터 성공적으로 분리될 수 있으며, 해당 EF는 각각 1.7Х106, 2.1Х108 일 수 있다. 따라서, 상기 MA 칩은 높은 세포 재생 효율을 가진다.Features such as high-speed aliquots and 120 aliquots per operation allow a single MA chip to have 120 enrichment factors (EFs). Therefore, in theory, one target cell can be successfully separated from millions of cells through 3 to 4 MA chips, and the corresponding EFs may be 1.7Х10 6 and 2.1Х10 8 , respectively. Therefore, the MA chip has high cell regeneration efficiency.

상기 MA 칩은 소수의 세포들로부터 단일 세포들을 효과적으로 분리(단리)할 수 있다. 상이한 크기의 마이크로 채널들을 갖는 상이한 MA 칩들은 직경 4 ㎛의 단일 발아 효모, 직경 8 ㎛의 단일 부유성 T 세포, 직경 16 ㎛의 단일 MDA-MB-231 유방암 세포, 및 길이 22 ㎛와 너비 3 ㎛의 이동성 트리파노소마 브루세이(Trypanosoma brucei)와 같이, 세포의 크기, 형태, 및 이동성과 무관하게, 다양한 종류의 세포들에 적용 가능하다.The MA chip can effectively separate (isolate) single cells from a small number of cells. Different MA chips with different sized microchannels consisted of a single germination yeast with a diameter of 4 μm, a single floating T cell with a diameter of 8 μm, a single MDA-MB-231 breast cancer cell with a diameter of 16 μm, and a length of 22 μm and a width of 3 μm. The mobility of Trypanosoma brucei (Trypanosoma brucei), such as the size, shape, and mobility of the cell, regardless of the type of cell is applicable.

폭과 깊이를 포함하는 채널의 크기는 셀의 직경보다 커야 한다. 이는 마이크로 채널 내에서의 이동 중에 세포 손상을 감소시킬 수 있다 - 세포는 상기 중심웰에서부터 상기 측면 웰들로 용이하게 이동할 수 있다. 이 경우, 마이크로 채널의 너비 및 깊이는 모두 30 ㎛이며, 이는 시험된 세포의 직경보다 크다. 일반적으로, 세포 직경보다 큰 치수(너비 및 깊이)를 갖는 마이크로 채널들을 사용할 수 있다.The size of the channel, including width and depth, must be greater than the diameter of the cell. This can reduce cell damage during migration within the micro-channel-cells can easily migrate from the central well to the lateral wells. In this case, the width and depth of the microchannels are both 30 μm, which is larger than the diameter of the cells tested. In general, microchannels with dimensions (width and depth) greater than the cell diameter can be used.

원래의 현탁액에 소수의 세포(예: 2 내지 20개의 세포)가 존재하더라도 상기 MA 칩은 단일 세포들을 분리할 수 있다.Even if there are a small number of cells (eg 2 to 20 cells) in the original suspension, the MA chip can separate single cells.

셀 생존력에서의 손상이 무시할 만하고 현탁액 상태에서 세포가 형태학적으로 명백한 차이가 보이지 않은 경우, 세포들의 부착성에 기초하여 단일 세포들을 선택적으로 분리하는데 MA 칩을 사용할 수 있다. 정압 구동 흐름으로 인해 무시할만한 용해물 손실이 존재하긴 하지만, 원하는 세포들을 이들이 존재하는 웰에 소량의 트립신을 첨가하거나 부착 상태 하에서 직접 용해시켜 회수할 수 있어 단일 세포 수준에서 유전형-표현형 상관 관계를 연구하는데 있어서 잠재적인 가능성을 제공한다.If the damage in cell viability is negligible and the cells in suspension do not show a morphologically apparent difference, the MA chip can be used to selectively separate single cells based on their adherence. Although there is negligible lysate loss due to the static pressure driven flow, the desired cells can be recovered by adding a small amount of trypsin to the wells where they are present or directly lysed under adherence to study the genotype-phenotype correlation at the single cell level. It offers potential possibilities.

단일 세포의 신속한 분리 및 용이한 식별, 높은 세포 생존력, 서브마이크로리터의 단일 세포 현탁액의 편리한 이동과 같은 특징들로 인해, MA 칩은 단일 세포 클로닝, PCR 및 시퀀싱과 잘 호환된다. 와이드 타입(wide type, WT)과 PTEN 녹아웃(knock out, KO) SUM 159 세포를 개념 증명 실험으로 사용하였다. PTEN KO 세포는 SUM 159 세포 내로 PTEN(phosphatase 및 tensin 호모로그)과 Cas9 단백질을 표적으로 하는 sgRNA를 코딩하는 플라스미드로 일시적인 형질감염(transient transfection)함으로써 생성되었다. MA 칩에 의한 단일세포 분리 후, 세포가 정상적으로 증식하였고, 정해진 시점에서의 세포 수를 측정하였다. 결과로서, PTEN KO 세포가 25.9 시간으로 WT 세포의 28.3 시간보다 평균 2배 짧은 시간을 가짐을 나타냈다. 이러한 결과는 PTEN의 결핍은 세포 증식을 촉진할 수 있다는 이전의 연구와 일치한다.Due to features such as rapid separation and easy identification of single cells, high cell viability, and convenient migration of single cell suspensions of submicroliters, the MA chip is well compatible with single cell cloning, PCR and sequencing. Wide type (WT) and PTEN knock out (KO) SUM 159 cells were used as proof of concept experiments. PTEN KO cells were generated by transient transfection with plasmids encoding sgRNA targeting PTEN (phosphatase and tensin homologs) and Cas9 protein into SUM 159 cells. After single cell separation by MA chip, the cells proliferated normally, and the number of cells at a given time point was measured. As a result, it was shown that PTEN KO cells had an average of 2 times shorter than 28.3 hours of WT cells at 25.9 hours. These results are consistent with previous studies that PTEN deficiency can promote cell proliferation.

본 명세서에 기재된 상기 방법들 및 장치는 복잡한 매트릭스에서부터 단일세포들을(예를 들어, 혈액으로부터 단일 CTC 세포들) 식별하고 분리하는데 사용될 수 있다. 구체적으로, CTC 세포들을 단일 또는 다단계의 MA 칩 공정 후에, 측면 웰들에서 포획될 수 있다. 본 명세서에 개시된 상기 방법들 및 장치는 단일세포 및 대상을 복잡한 매트릭스로부터 분리하는데 사용할 수 있다(예를 들어, 박테리아, 비드(bead), 입자, 바이러스를 포함하는 단일 대상을 매트릭스에서부터 분리하고(예, 결핵균 분리), 단일 클론을(예, 특정 유전자형/ 표현형의 효모 세포) 분리하는데 사용할 수 있다).The methods and apparatus described herein can be used to identify and separate single cells (eg, single CTC cells from blood) from complex matrices. Specifically, CTC cells can be captured in lateral wells after a single or multi-step MA chip process. The methods and devices disclosed herein can be used to separate single cells and objects from complex matrices (e.g., separate single objects, including bacteria, beads, particles, viruses, from the matrix) , Mycobacterium tuberculosis), can be used to isolate single clones (eg yeast cells of a particular genotype / phenotype).

미국특허 제6,632,656호와 차이점Difference from US Patent No. 6,632,656

본 발명의 MA 칩(100)은 전술된 미국특허 제6,632,656호("Thomas")의 회전 가능한 디스크(18)와 일부 유사한 점을 가진다. 양 발명 모두 일반적인 디스크 형태이다. 미국특허 제6,632,656호("Thomas")의 채널들은 20 내지 30 ㎛의 너비를 가진다. 본 발명의 마이크로채널들(112)은 약 30 ㎛의 너비를 가질 수 있다.The MA chip 100 of the present invention has some similarities to the rotatable disk 18 of US Pat. No. 6,632,656 ("Thomas") described above. Both inventions are of the general disc shape. The channels of US Pat. No. 6,632,656 (“Thomas”) have a width of 20 to 30 μm. The microchannels 112 of the present invention may have a width of about 30 μm.

구체적으로, 본 발명의 MA 칩(100)은 상기 미국특허 제6,632,656호("Thomas")의 회전 가능한 디스크(18)와 다음과 같은 점에 의해 구별될 수 있다: Specifically, the MA chip 100 of the present invention can be distinguished by the following points from the rotatable disk 18 of US Pat. No. 6,632,656 ("Thomas"):

- 상기 미국특허 제6,632,656호("Thomas")에서, 챔버들(2, 3, 7)은 디스크의 중앙 부분에 위치하는 것으로 도시된다. 웨이스트 채널(waste channel, 10)이 상기 디스크의 외각 부분을 차지한다. 본 명세서에 기재된 MA 칩의 측면 웰들(114, 114a, 114b)은 상기 MA 칩의 외각 부분에 위치한다.-In U.S. Patent No. 6,632,656 ("Thomas"), the chambers 2, 3, 7 are shown as being located in the central portion of the disc. A waste channel (10) occupies the outer portion of the disk. The side wells 114, 114a, 114b of the MA chip described herein are located in the outer portion of the MA chip.

- 상기 미국특허 제6,632,656호("Thomas")에서, 채널(6)은 입구 채널(1), 뒤이어 연결된 챔버(2), 뒤이어 연결된 또 다른 채널(4), 뒤이어 연결된 챔버(3), 뒤이어 연결된 출구 채널(5), 및 뒤이어 연결된 웨이스트 채널(10)을 포함한다. 본 명세서에 기재된 MA 칩의 상기 채널들(112, 112a, 112b)은 상기 중심웰(입구)에서부터 상기 측면 웰들(출구들)까지 연장하며, 상기 중심웰과 상기 측면 웰 사이에 어떠한 부재(다른 챔버 또는 웰)도 존재하지 않는다.-In the above U.S. Patent No. 6,632,656 ("Thomas"), the channel 6 is an inlet channel 1, a subsequently connected chamber 2, another connected channel 4, a subsequently connected chamber 3, and subsequently connected It includes an outlet channel 5 and a waste channel 10 connected subsequently. The channels 112, 112a, 112b of the MA chip described herein extend from the center well (entrance) to the side wells (outlets), and any member (another chamber) between the center well and the side well. Or wells).

- 상기 미국특허 제6,632,656호("Thomas")에서는 회전과 원심력을 사용하여 채널 내에 있는 세포를 챔버에서 챔버로 이동시킨다. 본 명세서에 기재된 공정(200)에서는 본 명세서에 기재된 MA 칩을 사용하여 주로 정압(positive pressure)에 의존하여 상기 중심웰(입구)에서부터 상기 측면 웰들(출구들)로 세포들을 이동시킨다. -In the U.S. Patent No. 6,632,656 ("Thomas"), cells in a channel are moved from chamber to chamber using rotation and centrifugal force. In the process 200 described herein, cells are moved from the central well (entrance) to the lateral wells (outlets) using the MA chip described herein, mainly depending on the positive pressure.

- 세포가 원심력에 의해 이동하는 것을 특징으로 하는 상기 미국특허 제6,632,656호("Thomas")의 챔버들은 닫혀진 상태이다. 세포가 주로 정압에 의해 이동하는 것을 특징으로 하는 본 명세서에 기재된 측면 웰들은 개방된 상태이다(상기 MA 칩의 상부면을 통해 접근 가능함). -The chambers of U.S. Patent No. 6,632,656 ("Thomas"), characterized in that the cells move by centrifugal force, are closed. The lateral wells described herein, characterized in that the cells mainly migrate by static pressure, are open (accessible through the top surface of the MA chip).

- 상기 미국특허 제6,632,656호("Thomas")의 장치에서, 액체 및 세포는 채널들을 통해서 상기 장치 밖으로 흘러 나온다. 그러나, 본 명세서에 기재된 MA 칩의 경우, 입구(중심웰)를 통해 주입된 세포를 함유하는 모든 액체는 완전하게 수집되고 출구들(측면 웰들)에 저장될 수 있다. 즉, 본 발명의 경우, 장치 밖으로 액체가 흐르지 않으며, 시료를 수집하는 방식이 미국특허 제6,632,656호("Thomas")의 장치와는 완전히 다르다. -In the device of U.S. Patent No. 6,632,656 ("Thomas"), liquid and cells flow out of the device through channels. However, for the MA chip described herein, all liquid containing cells injected through the inlet (center well) can be collected completely and stored in the outlets (side wells). That is, in the case of the present invention, the liquid does not flow out of the device, and the method of collecting the sample is completely different from the device of US Pat. No. 6,632,656 ("Thomas").

- 본 명세서에 설명된 MA 칩은 분취(시료를 동일한 부피를 가진 많은 분취물로 나누고, 시료의 소실이 없는 것)에 주안점을 두었다. 대조적으로, 상기 미국특허 제6,632,656호("Thomas")의 장치는 여과, 폐쇄된 챔버들 내로 세포의 포획, 및 장치 밖으로 액체 유출에 주안점을 두었다.-The MA chip described herein is focused on an aliquot (the sample is divided into many aliquots having the same volume, and there is no loss of the sample). In contrast, the device of US Pat. No. 6,632,656 ("Thomas") focused on filtration, trapping of cells into closed chambers, and liquid spillage out of the device.

- 상기 미국특허 제6,632,656호("Thomas")는 특정 원심 분리기에 의해 제공되는 원심력을 사용하여 액체를 장치에 주입한다. 반면, 본 발명은 일반적인 공기 치환 피펫(모든 실험실에서 사용됨)만을 사용하여 MA 칩으로 세포 현탁액과 같은 액체를 용이하게 주입한다. 이는 원심분리기와 같은 외부 기기에 대한 의존도를 크게 낮출 것이다.-U.S. Patent No. 6,632,656 ("Thomas") injects liquid into the device using the centrifugal force provided by a specific centrifuge. On the other hand, the present invention easily injects a liquid such as a cell suspension into the MA chip using only a general air displacement pipette (used in all laboratories). This will greatly reduce the dependence on external devices such as centrifuges.

- 본 명세서에 기재된 측면 웰들의 직경은 약 1.5 mm이다. 이 크기는 현미경으로 측면 웰들 내의 단일 세포들을 식별하고, 0.1 내지 2.5 ㎕ 피펫 팁을 사용하여 상기 측면 웰들 내의 액체를 회수하는데 중요하다. X10 대물 렌즈(직경 2 mm)가 장착된 도립 현미경의 영역이 MA 칩 웰의 크기(직경: 1.5 mm)보다 크기 때문에, 단일 세포만을 함유하는 단일 웰들 만이 신속하게 구별될 수 있다 (1 well/s). 상기 미국특허 제6,632,656호("Thomas")의 챔버들(2, 3, 7)은 본 발명의 MA 칩의 측면 웰들보다 상당히 크다. 상기 미국특허 제6,632,656호("Thomas")에서, "약 400 내지 600 ㎛의 직경을 가진 원형 '웰들'이 기재된다. 또한, 상기 미국특허 제6,632,656호("Thomas")에서 50 ㎛ 또는 100 ㎛의 깊이와 100 ㎛의 너비를 갖는 채널이 설명되는데, 이는 본 명세서에 기재된 마이크로채널들보다 상당히 크다(특히, 유체의 흐름과 관련이 있는 단면적이 상당히 큼).-The diameter of the side wells described herein is about 1.5 mm. This size is important for microscopic identification of single cells in the lateral wells and recovery of liquid in the lateral wells using a 0.1 to 2.5 μl pipette tip. Since the area of an inverted microscope equipped with an X10 objective lens (2 mm in diameter) is larger than the size of a MA chip well (1.5 mm in diameter), only single wells containing only a single cell can be quickly distinguished (1 well / s). ). The chambers 2, 3, 7 of the above US Pat. No. 6,632,656 (“Thomas”) are significantly larger than the side wells of the MA chip of the present invention. In U.S. Patent No. 6,632,656 ("Thomas"), "circular 'wells' having a diameter of about 400 to 600 μm are described. In addition, in U.S. Patent No. 6,632,656 (" Thomas "), 50 μm or 100 μm A channel with a depth of 100 μm and a width of 100 μm is described, which is considerably larger than the microchannels described herein (in particular, the cross-sectional area associated with the flow of fluid is quite large).

- 상기 미국특허 제6,632,656호("Thomas")의 장치는 주로 세포를 성장시키고 분석(예, 약물 스크리닝(screening))하는데 사용된다. 이 장치의 대상은 많은 수의 세포이며, 목적은 많은 수의 세포에 기반한 약물 스크리닝이다. 본 명세서에 기재된 MA 칩은 주로 단일 세포를 선별하거나 분리하는데 사용되며, 대상 샘플은 개별 세포들이며, 목적은 단일 세포 클로닝, PCR, 및 시퀀싱을 포함하는 단일 세포기반의 분석 수행이다. -The device of U.S. Patent No. 6,632,656 ("Thomas") is mainly used to grow and analyze cells (eg, drug screening). The device is subject to a large number of cells, and the goal is drug screening based on a large number of cells. The MA chip described herein is mainly used to select or isolate single cells, the target sample is individual cells, and the purpose is to perform single cell based analysis including single cell cloning, PCR, and sequencing.

- 본 명세서에 기재된 MA 칩은 혈액으로부터 단일 CTC 세포(순환성 종양 세포)의 선별 및 분리하는 것과 같이 세포 집단에서부터 표적세포를 분리 또는 선별하는데 있어서 우수한 능력을 가진다. 대조적으로, 상기 미국특허 제6,632,656호("Thomas")의 장치는 이러한 기능이 없으며, 표적세포들을 분리할 수 없다(개별 세포들을 분리하는 기능이 없음).-The MA chip described herein has excellent ability to separate or select target cells from a cell population, such as the selection and isolation of single CTC cells (circulatory tumor cells) from blood. In contrast, the device of U.S. Patent No. 6,632,656 ("Thomas") does not have this function and cannot separate target cells (no function to separate individual cells).

본 발명이 다양한 예시적인 구체예들 및 실시예들에 의해서 상기에서 설명되었지만, 하나 이상의 구체예들 각각에서 설명되는 다양한 특징, 양태, 및 기능이 이들이 설명되는 특정 구체예로 한정적으로 적용되는 것이 아니며, 구체예들의 설명 여부 및 특징들이 설명된 구체예의 일부로서 기재되었는지 여부와 무관하게, 하나 이상의 다른 구체예들에 단독으로 또는 조합하여 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범주 및 범위는 상술한 예시적인 구체예들 중 어느 것에 의해서도 제한되어서는 안된다.Although the invention has been described above by means of various exemplary embodiments and embodiments, the various features, aspects, and functions described in each of the one or more embodiments are not limited to the specific embodiments in which they are described. , Regardless of whether the embodiments are described and whether features have been described as part of the described embodiments, may be applied alone or in combination to one or more other embodiments. Accordingly, the scope and scope of the invention should not be limited by any of the exemplary embodiments described above.

Claims (20)

반경, 중심, 상부면, 하부면, 외각 가장자리, 및 두께를 갖는 디스크 형태의 칩;
실질적으로 상기 칩의 중심에 배치되고, 상기 칩의 상부면으로 연장되며, 상기 칩의 상부면으로부터 접근 가능한 단일 중심웰(입구);
상기 칩의 외각의 환상 부분에 배치되고, 상기 칩의 상부면으로 연장되며, 상기 칩의 상부면으로부터 접근 가능한 복수 개의 측면 웰들(출구); 및
상기 칩의 하부면에서 연장되며, 상기 중심웰 및 상기 측면 웰들과 유체 소통하여(fluid communication) 상기 중심웰에서부터 상기 측면 웰들까지 연장되는 복수 개의 채널들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 세포 분리용 미세유체 분취(MA) 칩.
A disk-shaped chip having a radius, center, upper surface, lower surface, outer edge, and thickness;
A single central well (entrance) disposed substantially at the center of the chip, extending to the top surface of the chip, and accessible from the top surface of the chip;
A plurality of side wells (outlets) disposed in an annular portion of the outer shell of the chip, extending to the upper surface of the chip, and accessible from the upper surface of the chip; And
And a plurality of channels extending from the bottom surface of the chip and extending from the center well to the side wells in fluid communication with the center well and the side wells. Microfluid fraction (MA) chip.
제1항에 있어서,
상기 칩은 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리스티렌(PS), 및 폴리카보네이트(polycarbonate, PC)로 이루어진 군으로부터 선택되는 가요성 또는 반강성 재료로 제조된 얇은 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 세포 분리용 미세유체 분취(MA) 칩.
According to claim 1,
The chip is thin made of a flexible or semi-rigid material selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), poly (methyl methacrylate) (PMMA), polystyrene (PS), and polycarbonate (PC). A microfluid fractionation (MA) chip for single cell separation, comprising a sheet.
제1항에 있어서,
상기 칩은,
1 mm의 두께;
페트리 접시 내에 장착 가능한 크기 및 형태; 및
3 cm의 반경; 중 적어도 어느 하나의 특징을 갖는 것을 특징으로 하는 단일 세포 분리용 미세유체 분취(MA) 칩.
According to claim 1,
The chip,
Thickness of 1 mm;
Size and shape that can be mounted in a Petri dish; And
Radius of 3 cm; Microfluid fractionation (MA) chip for single cell separation, characterized in that it has at least one of the characteristics.
제1항에 있어서,
상기 중심웰은 상기 칩을 완전히 통과하도록 연장되고; 그리고
상기 측면 웰들은 상기 칩을 완전히 통과하도록 연장되는; 것을 특징으로 하는 단일 세포 분리용 미세유체 분취(MA) 칩.
According to claim 1,
The center well extends completely through the chip; And
The side wells extend to pass completely through the chip; Microfluid fraction (MA) chip for single cell separation, characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 중심웰은,
3 mm의 직경; 및
4 ㎕의 부피; 중 적어도 하나의 특징을 갖는 것을 특징으로 하는 단일 세포 분리용 미세유체 분취(MA) 칩.
According to claim 1,
The center well,
Diameter of 3 mm; And
Volume of 4 μl; Microfluid fractionation (MA) chip for single cell separation, characterized in that it has at least one of the characteristics.
제1항에 있어서,
상기 측면 웰들 중 적어도 일부의 각각은,
1.5 mm의 직경; 및
1 ㎕의 부피; 중 적어도 하나의 특징을 갖는 것을 특징으로 하는 단일 세포 분리용 미세유체 분취(MA) 칩.
According to claim 1,
Each of at least some of the side wells,
Diameter of 1.5 mm; And
Volume of 1 μl; Microfluid fractionation (MA) chip for single cell separation, characterized in that it has at least one of the characteristics.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 측면 웰들의 제1 세트는 상기 칩의 중심에서부터 제1 반경(r1)에 위치하고; 그리고 상기 복수개의 측면 웰들의 제2 세트는 상기 칩의 중심에서부터 제2 반경(r2)에 위치하며, 상기 제2 반경(r2)은 상기 제1 반경(r1) 보다 큰 것을 특징으로 하는 단일 세포 분리용 미세유체 분취(MA) 칩.
According to claim 1,
The first set of plurality of side wells is located at a first radius r1 from the center of the chip; And the second set of the plurality of side wells is located at a second radius (r2) from the center of the chip, the second radius (r2) is a single cell separation, characterized in that greater than the first radius (r1) Microfluid fraction (MA) chip.
제7항에 있어서,
상기 측면 웰들의 제1 세트 및 제2 세트는 상기 측면 웰들의 제2 세트가 60개의 측면 웰을 포함하는 상기 제1 세트 사이의 원주 위치에 위치하도록 상호배치(interleave)되는 것을 특징으로 하는 단일 세포 분리용 미세유체 분취(MA) 칩.
The method of claim 7,
The first set and the second set of lateral wells are interleaved such that the second set of lateral wells is located at a circumferential location between the first set comprising 60 lateral wells. Separation microfluid fraction (MA) chip.
제7항에 있어서,
상기 측면 웰들의 제1 세트 및 제2 세트는 상기 칩의 외각의 환상 부분 주위에 균등하게 분포되는 것을 특징으로 하는 단일 세포 분리용 미세유체 분취(MA) 칩.
The method of claim 7,
A microfluidic fractionation (MA) chip for single cell separation, characterized in that the first set and the second set of sidewalls are evenly distributed around the annular portion of the outer shell of the chip.
제1항에 있어서,
상기 칩의 외각의 환상 부분은 상기 칩의 반경의 적어도 70%에서부터 상기 칩의 외각 가장자리까지 연장하는 것을 특징으로 하는 단일 세포 분리용 미세유체 분취(MA) 칩.
According to claim 1,
A microfluidic fractionation (MA) chip for single cell separation, characterized in that the annular portion of the outer shell of the chip extends from at least 70% of the radius of the chip to the outer edge of the chip.
제1항에 있어서,
상기 채널들은,
상기 중심웰에서부터 상기 측면 웰들로 방사상으로 연장;
상기 칩 내로 단지 부분적으로 연장;
30 ㎛의 너비; 및
상기 중심웰에서부터 상기 측면 웰들까지 단일 세포들의 이동을 수용할 수 있는 크기 및 형상; 중 적어도 어느 하나의 특징을 갖는 것을 특징으로 하는 단일 세포 분리용 미세유체 분취(MA) 칩.
According to claim 1,
The channels,
Radially extending from the center well to the side wells;
Only partially extending into the chip;
Width of 30 μm; And
Size and shape to accommodate movement of single cells from the central well to the lateral wells; Microfluid fractionation (MA) chip for single cell separation, characterized in that it has at least one of the characteristics.
제1항에 있어서,
상기 칩은,
현미경 관찰하에 상기 측면 웰들을 고유하게 식별할 수 있도록 상기 측면 웰들의 적어도 일부의 내측에 위치하는 비교적 작은 ㎛ 단위의 표식들; 및
육안에 의해 상기 측면 웰들을 고유하게 식별할 수 있도록 상기 측면 웰들의 적어도 일부의 외측에 위치하는 비교적 큰 mm 단위의 표식들;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 세포 분리용 미세유체 분취(MA) 칩.
According to claim 1,
The chip,
Relatively small μm-markers located inside at least a portion of the lateral wells to uniquely identify the lateral wells under microscopic observation; And
Microfluidic fractionation for single cell separation (MA) further comprising; relatively large mm unit markers located outside of at least a portion of the side wells so that the side wells can be uniquely identified by the naked eye. chip.
제1항에 있어서,
상기 칩은 상기 중심웰 내로 세포 현탁액을 주입하기 위한 캡을 더 포함하고, 상기 캡은 관통 연장하는 구멍을 가지며, 상기 중심웰의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 단일 세포 분리용 미세유체 분취(MA) 칩.
According to claim 1,
The chip further includes a cap for injecting a cell suspension into the central well, the cap has a hole extending therethrough, and a microfluid fraction for single cell separation (MA) characterized in that it is disposed on the top of the central well. ) Chip.
제13항에 있어서,
상기 캡은 원통형이며, 상기 캡의 하부면으로부터 상기 중심웰 내로 연장하는 립 또는 숄더를 포함하며, 상기 립 또는 숄더는 세포 현택액의 주입 동안 상기 캡을 일시적으로 고정시키는 것을 특징으로 하는 단일 세포 분리용 미세유체 분취(MA) 칩.
The method of claim 13,
The cap is cylindrical, and includes a lip or shoulder that extends from the lower surface of the cap into the central well, wherein the lip or shoulder temporarily fixes the cap during injection of cell suspension. Microfluid fraction (MA) chip.
제13항에 있어서,
상기 캡은 상기 칩과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 단일 세포 분리용 미세유체 분취(MA) 칩.
The method of claim 13,
The cap is a microfluidic fractionation (MA) chip for single cell separation, characterized in that formed integrally with the chip.
단일 중심웰 및 복수개의 마이크로채널에 의해 상기 중심웰에 연결되는 복수개의 측면 웰들을 포함하는 미세유체 분취(MA) 칩 내로 소수개의 세포를 함유하는 세포 현탁액을 주입하는 단계; 및
상기 마이크로채널들을 통해 정압 구동 흐름에 의해 단일 세포들을 상기 측면 웰들로 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소수 개의 세포를 함유하는 세포 현탁액에서 단일 세포들을 분리하는 방법.
Injecting a cell suspension containing a small number of cells into a microfluid fraction (MA) chip comprising a single central well and a plurality of lateral wells connected to the central well by a plurality of microchannels; And
And moving single cells to the lateral wells by a constant pressure driving flow through the microchannels.
삭제delete 제16항에 있어서,
상기 방법은,
상기 측면 웰들 내의 세포를 식별하는 단계; 및
단일 세포 만을 함유하는 상기 측면 웰들로부터 세포들을 회수하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소수 개의 세포를 함유하는 세포 현탁액에서 단일 세포들을 분리하는 방법.
The method of claim 16,
The above method,
Identifying cells in the lateral wells; And
A method of isolating single cells from a cell suspension containing a small number of cells, further comprising the step of recovering cells from the lateral wells containing only a single cell.
중심 및 표면을 갖는 디스크 형태의 칩;
상기 칩의 실질적인 중심에 위치하는 단일 중심웰(입구);
상기 칩의 외각의 환상 부분에 위치하는 복수 개의 측면 웰(출구); 및
상기 중심웰에서부터 상기 측면 웰들로 연장하는 복수 개의 채널들;을 포함하는 미세유체 분취액 칩을 제공하는 단계를 포함하고,
단일 중심웰 및 복수개의 마이크로채널에 의해 상기 중심웰에 연결되는 복수개의 측면 웰들을 포함하는 미세유체 분취(MA) 칩의 입구로 세포 현탁액을 주입하는 단계; 및
상기 마이크로채널들을 통해 정압 구동 흐름에 의해 단일 세포들을 상기 측면 웰들로 이동시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 세포 분석을 수행하는 방법,
A disk-shaped chip having a center and a surface;
A single central well (entrance) located at the substantially center of the chip;
A plurality of side wells (outlets) located in an annular portion of the outer shell of the chip; And
And providing a microfluid fraction chip comprising a plurality of channels extending from the center well to the side wells.
Injecting a cell suspension into the inlet of a microfluid fraction (MA) chip comprising a single central well and a plurality of lateral wells connected to the central well by a plurality of microchannels; And
The method of performing a single cell analysis, characterized in that further comprising; moving the single cells to the lateral wells by a constant pressure driving flow through the microchannels,
제19항에 있어서,
상기 방법은 상기 중심웰 내로 세포가 불포함된 배지를 첨가하여 상기 채널들에 잔여하는 단일 세포들이 상기 측면 웰들로 흘러가도록 양성 정수압을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 세포 분석을 수행하는 방법.
The method of claim 19,
The method further comprises the step of adding a cell-free medium into the central well to generate positive hydrostatic pressure such that single cells remaining in the channels flow to the lateral wells. Way.
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